不同截面形状的泡沫铝吸能特性

试验研究证实，不同横截面形状对于薄壁梁结构的吸能特性影响不同。前文已经对半径为25mm，壁厚为1.5mm的圆形泡沫铝填充管的吸能特性进行了有限元仿真，下面就相同截面面积的圆形、正方形、长方形截面的泡沫铝填充管的吸能特性进行讨论。
选用半径为25mm的圆形，边长为44mm的正方形，边长为36mm、54mm的矩形截面的泡沫铝填充管，填充管高度为46mm，冲击锤的速度为20m/s，对这三种截面的泡沫铝填充管吸能特性进行比较研究。冲击模型仍选用前文的泡沫铝填充管冲击模型，仅把圆形截面的泡沫铝填充管置换为长方形或正方形的泡沫铝填充管。

图4-14为截面分别为圆形、正方形、长方形的泡沫铝填充管在三个不同时刻的压缩变形图，图4-15为三种截面的泡沫铝填充管吸能量随压缩位移的变化曲线。从图4-14中可以看出，不同截面形状的泡沫铝填充管在轴向载荷作用下产生的压缩模式都是轴对称屈曲变形，管的中间部位向外隆起。从图4-15中可以看出，三种截面的泡沫铝填充管在压缩过程中均吸收了几乎所有的冲击锤动能，但是它们的最大压缩变形量稍有差别，在吸收同样能量时，圆形的压缩位移大于正方形的压缩量，正方形的压缩位移量大于长方形压缩位移。在同等压缩位移条件下的吸能量，长方形截面的泡沫铝填充管是最佳的，这与颜捷的试验及仿真结论是相一致的。如果在工程设计中着重考虑在轴向压缩时的吸能效果，适合选用横截面为矩形的泡沫铝填充管。