泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性优化①

近年来,随着被动安全技术的发展，如何在更高碰撞速度的情况下提高轨道列车的被动安全性越米越受到重视，车体结构不能发生永久变形的既有概念则变为基于可控制能量吸收过程的设计理念，基于被动安全技术的车辆吸能结构设计，关键是实现在碰撞时以可控方式产生变形以消耗巨大的撞击能量，为此，需要控制吸能结构并设计合理的结构以保证其实现有序吸能。

泡沫铝是新型的结构功能材料兼有金属和泡沫的特性，其重要特性之一就是吸能利用泡沫铝制作的吸能装置是典型的能量吸收结构，可以广泛应用于汽车、轨道列车和航空航天等行业。吸能装置的关键特性是在吸收大量冲击能后,传递给受保护物的应力小于其破坏应力，从而使受保护物免遭破坏。在压缩过程中,泡沫铝应力-应变曲线有高而宽的应力平台，大量能量在近似恒应力下被吸收，这种特性使得泡沫金属具有很高的吸能效率。

本文以动态显式有限元分析为基础,并结合响应面法，基于显式有限元程序MSC:Dytran，以比吸能为优化函数，研究泡沫铝填充薄壁圆管结构壁厚以及圆管直径对吸能特性的影响，以得到最大SEA的薄壁结构，并为提高轨道列车结构的抗撞击性能和更深入研究奠定基础。