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CAD版本图纸,共2张
Catia三维图一份
摘 要
FSAE大学生方程式大赛旨在由各大学车队的本科生和研究生策划、设计、制造一辆小型方程式赛车并参加比赛。为了更好的保护赛车手,赛事规则要求方程式赛车的前部必须安装缓冲吸能模块。缓冲吸能模块的作用是保证赛车在碰撞的过程中,有足够的安全减速距离,并尽可能多的吸收碰撞能量,防止破坏赛车的主体结构和伤害赛车手。
复合材料具有比强度高、比刚度大、比吸能好、可设计性强等优点,已广泛地应用于航空航天、交通运输、建筑建材等领域。大量的研究表明,复合材料结构经过合理的设计具有可控制的破坏模式,较平稳的压缩载荷,是优异的缓冲吸能元件。
本课题通过使用ANSYS/LS-DYNA建立复合材料破坏有限元仿真模型,对比分析不同因素对复合材料缓冲吸能特性的影响,并通过设计环氧树脂基碳纤维复合材料防撞模块,模拟动态落锤试验,对分析结果进行应用。并针对吸能特性和轻量化对吸能模块结构优化,减少设计、试制过程中消耗浪费,缩短开发时间。
关键词:FSAE;复合材料;ANSYS/LS-DYNA;有限元仿真;
目录
摘 要 I
Abstract II
第 1 章 绪论 1
1.1 本课题研究的目的和意义 1
1.1.1 复合材料吸能原理简介 1
1.1.2 复合材料吸能结构的实用价值 2
1.1.3 研究的目的和意义 3
1.2 国内外研究现状概述 4
1.3 本文主要研究内容 4
第 2 章 复合材料破坏吸能有限元模型 6
2.1 简介 6
2.2 复合材料破坏吸能模型 6
2.2.1层内损伤模型 6
2.2.2分层损伤模型 7
2.2.3数值模拟实现方法 8
2.3 ANSYS/LS-DYNA简介 8
2.3.1 ANSYS/LS-DYNA的发展历史 8
2.3.2 显示动力学分析的特点 9
2.4有限元模型 10
2.4.1单元类型选择 10
2.4.2 材料模型的选择 11
2.5 本章小结 13
第 3 章 复合材料元件缓冲吸能性能的影响因素的分析 14
3.1 复合材料元件缓冲吸能性能影响因素 14
3.2 标准原件模型 14
3.2分析模型 15
3.3材料对吸能性能的影响 18
3.4铺层方向对吸能的影响 20
3.4.1 [±15°]复合材料试件压溃过程分析 21
3.4.2 [±45°]复合材料试件压溃过程分析 22
3.4.3 [±75°]复合材料试件压溃过程分析 24
3.4.5铺层方向对吸能的影响的总结 25
3.5引发形式对吸能的影响 25
3.5.1引发方式的意义和作用 25
3.5.2圆角结构对吸能的影响 26
3.5.3局部减少铺层对吸能的影响 28
3.6 本章小结 30
第 4 章 FSAE复合材料缓冲吸能模块设计及分析 31
4.1 FSAE对于缓冲吸能模块的要求 31
4.2 FSAE缓冲吸能模块总体设计方案 31
4.2.1材料选择 32
4.2.2 铺层选择 32
4.2.3 引发方式的选择 32
4.3建立有限元分析模型 33
4.4结果分析 35
4.5本章小结 37
结论 38
致 谢 39
参考文献 40
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