复合材料车轮冲击试验仿真分析
基于 LS-DYNA的复合材料夹芯结构动态冲击仿真分析
基于 LS-DYNA的复合材料夹芯结构动态冲击仿真分析摘要：建立了飞机典型复合材料夹芯结构的有限元模型，利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA对其进行动力学冲击仿真分析。
通过仿真分析结果与试验结果的对比研究，验证了仿真分析方法的准确性和可靠性。
研究结果为同类实际工程问题提供了科学可行的分析、解决手段和参考依据。
关键词：复合材料；夹芯结构；动态冲击；仿真分析1. 概述复合材料在飞机结构上的大量应用已经引发了航空制造业的一场革命，与此同时，复合材料飞机结构分析，特别是冲击动力响应分析显得非常有实际意义。
由于全尺寸飞机结构冲击试验周期长、操作困难，且成本巨大，难以得到预期丰富的数据结果。
自上世纪80年代后，美国空军飞行动力试验室开始使用MAGNA（材料和几何非线性分析）程序对现役飞机结构进行动力响应分析，取得了很好的分析结果，而且大大节省了新机型的研制费用和研制周期[1]。
随着计算机软、硬件技术的发展和有限元理论研究的深入，数值模拟仿真技术在航空飞行器领域得到越来越广泛的应用。
本文利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA，对典型复合材料夹芯结构在冲击荷载作用下的动力响应问题进行了数值仿真分析。
2. LS-DYNA动力有限元分析简介LS-DYNA软件是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）以及摩擦和接触分离等界面状态非线性有限元分析程序。
它以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流固耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能；是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序[2]。
3. 复合材料夹芯结构冲击试验试验用复合材料夹芯结构由上下2层玻璃纤维复合材料面板及其中间的泡沫夹芯层组成。
上面板厚度为0.8mm，由4层复合材料单层板构成，铺层顺序为452/-452；下面板厚度为0.4mm，由2层单层板构成，铺层顺序为45/-45；夹芯层为PVC泡沫材料，泡沫夹芯层有2种不同的厚度，分别为7mm和18mm；夹芯板试件为245mm×245mm的方板。
基于Hyperworks的铝合金车轮13°冲击仿真
基于Hyperworks的铝合金车轮13°冲击仿真王佳伟;杜保贞;刘相斌;王彬;刘振;马将军【摘要】本文通过分析现阶段铝合金车轮冲击试验标准、铝合金材料的Johnson-Cook本构关系模型及有限元瞬态动力学理论，应用Hyperworks有限元系列分析软件，以13°冲击试验为例，结合某车型的车轮建立瞬态冲击仿真模型。
旨在建立标准的铝车轮冲击仿真流程和评价标准。
【期刊名称】《汽车制造业》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】3页(P65-67)【关键词】Hyperworks;铝合金车轮;仿真模型;本构关系模型;试验标准;瞬态冲击;动力学理论;铝合金材料【作者】王佳伟;杜保贞;刘相斌;王彬;刘振;马将军【作者单位】一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;【正文语种】中文【中图分类】U463.34本文通过分析现阶段铝合金车轮冲击试验标准、铝合金材料的Johnson—Cook本构关系模型及有限元瞬态动力学理论，应用Hyperworks有限元系列分析软件，以13°冲击试验为例，结合某车型的车轮建立瞬态冲击仿真模型。
旨在建立标准的铝车轮冲击仿真流程和评价标准。
近十几年，出于对整车油耗及能源环保的考虑，汽车轻量化受到广泛的重视，以低压铸造为主的铝合金车轮逐渐取代钢车轮成为主流。
但车轮同样是汽车最重要的安全件之一，除了承受整车的重量外，还承载车辆运动过程中各种复杂工况的作用，如：制动、转弯、冲击等。
其中又以冲击工况最为苛刻，对此各整车厂及零部件公司研发机构通过多种途径来检验铝车轮的冲击强度。
本文旨在探索模拟台架冲击试验，用有限元仿真工具提早对设计方案做出判别及评价，以缩短研发周期和试验成本。
铝车轮的冲击试验车辆在复杂路况行驶时会受到不同程度的冲击，主要分为两类：路面上的凸起物、凹陷物等障碍会对车轮产生径向冲击影响；而车轮撞击公路路肩或石块会对车轮产生侧向冲击影响。
基于MLE的滚动轮胎冲击振动噪声仿真分析
中图分类号 ： Ｕ４ ６ １ ； Ｔ Ｂ ９ ４ ２
文献标识码 ： Ａ
Ｄ ＯＩ 编码 ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ ． １ ３ ３ ５ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ４ ． ０ ０ ５
传递 ， 完成滚动结构动力 学分析 。通过将轮 胎花 纹和胎冠整体三维建模 ， 可 以得到连续轮胎表面的加速度场 。以参考 空间中连续表面 的加速 度场作为声源 ， 采用 声学有限元方法得 到滚动 噪声 的分布预测 。实验和仿 真结 果对比证 明本 方法的可靠和准确 ， 也证 明 １ ０ ０ ０Ｈｚ 以下轮胎的滚动 噪声主要是花纹 的冲 击振动 引起 的噪声 。提 出的方法 为预测分 析轮胎 的滚动 噪声开辟一条可行 的道路 。
ｔ ｈ ｅ Ｍｉ ｘ ｅ ｄ Ｌ ａ ｇ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ． Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ（ ＭＬ Ｅ ） ． Ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ． ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ
引发广泛 关注 ， 目前 尚没有 有效 的分析 预测方 法 。提 出新 方法包括 用混合 拉格 朗 日一 欧拉描述 法（ Ｍｉ ｘ ｅ ｄＬ ｏ ｇ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ
Ｅ ｕ ｌ ｅ ｒ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ＭＬ Ｅ ） 分 析大 变 形 滚 动 接 触 结 构 的 速 度 场 、 加 速 度 场 和 接 触 变 形 。通 过 欧 拉 网格 和 拉 格 朗 日网 格 的 信 息
冲击力仿真计算与实验研究
作者简介：蒋东霖（1979—），男，硕士，高级工程师，主要从事机械系统设计和理论研究工作。
冲击力仿真计算与实验研究摘要：本文应用接触力学理论，应用虚拟平台，对冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算，得出了冲击力随时间变化的具体曲线，并和实际的冲击试验数据进行了对比，分析总结了两者的差别。
关键字：接触力学；冲击力；仿真The simulation and test study of the impact forceAbstract: In this paper,according to the contact mechanics theory,application virtual platform,the simulation and calculation which the impact process of material impact testing machine has been done,the specific curve of the impact force changing with time is drawing.analyzed the differences between the simulation data and the actual impact test dataKeyword: contact mechanics theory;impact force; computer simulation1引言材料的抗冲击性能是材料的重要属性之一，而材料的抗冲击性能要依靠冲击试验测得，冲击试验应用的设备是材料冲击试验机，通过摆锤冲击试样后得出的冲击吸收功和冲击力来衡量材料的抗冲击性能。
冲击过程是个非常复杂的过程，本文应用多体动力学理论，应用虚拟平台，对材料冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算，得出了冲击力的具体曲线，并和实际的冲击试验进行了对比，分析总结了两者的差别，为更深入的研究打下基础。
轿车车轮冲击试验仿真分析
轿车车轮冲击试验仿真分析
杨鄂川;刘伟;欧健;邓国红
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】根据轿车车轮冲击试验要求,使用HyperMesh为前处理器,建立了包括冲头、车轮总成和试验台架在内的车轮冲击有限元模型.然后使用非线性有限元动力学分析软件LS-DYNA对车轮冲击过程进行仿真分析,得到了车轮各时刻的等效应变值和冲头的位移变化曲线.通过仿真分析确定应变最大位置并在该区域内设置梁单元和应变片进行测量,模拟在冲击过程中的变形过程.通过比较有限元仿真与试验结果,确认了该有限元试验台架的有效性,对车轮的前期设计开发具有一定的指导意义和应用价值.
【总页数】4页(P125-128)
【作者】杨鄂川;刘伟;欧健;邓国红
【作者单位】重庆理工大学机械工程学院,重庆400054;重庆理工大学车辆工程学院,重庆400054;重庆理工大学车辆工程学院,重庆400054;重庆理工大学车辆工程学院,重庆400054
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;U463.34
【相关文献】
1.复合材料车轮冲击试验仿真分析 [J], 畅世为;张维刚
2.浅谈我国97版《轿车轮胎》标准与《轿车轮胎系列》标准 [J], 沈建荣
3.轿车轮边缓速器制动过程的仿真分析 [J], 何仁;丁福生;马承广
4.轿车轮边缓速器制动过程的仿真分析 [J], 何仁; 丁福生; 马承广
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碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究
碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究碳纤维复合材料是一种具有高强度、轻质、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能的材料，广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通、船舶等领域，成为新一代高性能材料。
然而，碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究一直是研究的热点和难点之一。
本文将分析碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究现状，并展望未来。
一、碳纤维复合材料的实物强度研究1. 实物试验实物试验是研究碳纤维复合材料实物强度的重要方法。
通过实物强度试验，可以获得材料的实际强度和断裂韧性等基本性能指标。
根据试验方法的不同，可以分为单轴拉伸试验、双向剪切试验、缩径拉压试验、冲击试验等。
单轴拉伸试验是最常用的实物试验方法，通过拉伸试验机将样品施加单向拉伸力并测量应力-应变曲线，从而得到材料的拉伸强度、屈服强度、弹性模量和拉伸应变能等指标。
缩径拉压试验可以获得材料在径向压缩和拉伸状态下的强度和变形行为，适用于研究压缩和拉伸异向性。
冲击试验则可以模拟材料在受到冲击载荷时的响应，研究材料的韧性和抗冲击性能。
2. 实物强度影响因素碳纤维复合材料的实物强度受多种因素影响。
材料的纤维类型、体积分数和层叠方式对材料强度有很大影响。
纤维和基体之间的界面粘结力也是影响强度的重要因素。
此外，加工过程中的处理方式和温度等因素也会对材料强度造成影响。
3. 实物强度研究进展随着复合材料在工业领域的广泛应用，实物强度研究也得到了长足发展。
目前，国内外研究机构多采用复合材料的细观结构分析和材料力学性能测试相结合的方法进行研究。
此外，利用样本的数字化设计和孔洞、缺陷等不良状态的模拟，并通过计算机仿真技术对碳纤维复合材料的实物强度进行研究也越来越成为趋势。
二、碳纤维复合材料的模拟仿真研究1. 模拟仿真原理模拟仿真技术是一种基于数值计算方法的虚拟试验方法，能够通过计算机模拟材料受载情况，并得到物理量的计算结果，如材料应力、变形、破坏等。
这些计算结果可以帮助研究人员更好地了解材料的性能特点和响应规律。
[复合材料高速冲击仿真x]
![[复合材料高速冲击仿真x]](https://img.taocdn.com/s3/m/d68a40d481eb6294dd88d0d233d4b14e85243ece.png)
[复合材料高速冲击仿真x]目录TOC\o"1-5"\h\z1目的和范围1..\o"CurrentDocument"3有限元模型及计算结果——GENOA-PFA2.3.1计算结果及讨论3...4结论4...1目的和范围本文档用于描述高速弹丸对玻璃纤维板的侵彻过程，内容涵盖玻璃纤维复合材料的材料建模、冲击有限元模型建模以及结果讨论。
根据客户的描述，建立玻璃纤维板所用材料体系的多尺度材料模型，材料牌号单向带S2GR/FM94，铺层[090]20S，厚度11.4mm。
HAli某wk(2):<>ueiKiHfrt^ne希prRhvFA■:31M2EM某j|lenpr-aGwe0"neral-曲tkn^Hyt.■amtE5电如iai)；fill=策碱鮎泄“Mm如“裁J-￡22■B.-^HSJaEr-^-lh;till-3.11fifcF：0Ei{MHIilmTR2):匸暂1毅昭HAli某wk(2):<>ueiKiHfrt^ne希prRhvFA■:31M2EM某j|lenpr-aGwe0"neral-曲tkn^Hyt.■amtE5电如iai)；fill=策碱鮎泄“Mm如“裁J-￡22■B.-^HSJaEr-^-lh;till-3.11fifcF：0Ei{MHIilmTR2):匸暂1毅昭Wff甜■轉怯艸》；枕忖也町沏箕右1:"23=Z^ZZMMl:S1J~■-K7-HJE+D3Lrwm卩]|0rm某翰陌gHMl匱阿却创泊打某EVft』IpmpTr-iilHrr 申deneni-诗DtinAy…<HO-9.aiK<[E-某!tmeilm'p甲llE￡.lhamcalf=2SOOSSlEHOlMlim-'a；NLII■右T-■晁IS7S任P】IWiri■击#皿■山汕―和山巳Slrnt￥>4InJ诫:某nuvnCramt■n^MlQM9:白SfrbHa-&.ODOMOEKQ:园Sira-=La(]DMIJE.-<]l'PIW打4-<OOOQOtt2.1LLI1LE-0L：>Vi^MT■+.ri某iF1t2rmiifi.tj￡11越Hr-Vifir2iFlydFk显m-IrlTeFl.盯rivarhiiKtMJilitEflflAtFiz.审Jbw/lfl某tva~ih叮,■]!l1f3tJjbg辰某riiibu/Iriiklbu.^ihT/lfliTrirFili辽电hi古in'■■ih某r/lfliTFirJihu.'lli某fi:■a.V：h1：j：Jrihtr^UtriEaL-arr'lH1:ri某abw^lRhira某hh7Mwu.m.br血■triar:ibm某/Vh某ravEMEJISQFKJ仝L3>：<cc-O2lU.faBU1KCCZ5E-CL1某,：C<：：E-ClEM.0RffitH5CTE.莎.SZGE某^aa血12W.S(H■rtb—^jfcntlK|MMLT」h兀■■■■fiberviflttnE；S^R 「SMR金i.Mimra切ik>：'--.E-.B处■某iowEa:ilaMiErE-ca:lub某lSfcr.N易JWpMBOJg.naggM切--.1-T7iKKCie<N.iwbma-L-.1 !g1MMM4H~肿口叭-LjjjAC某某]总LKKCKHEKC<￡O]I某<E某-LI■■■■■F-"-1.iE-tLI1i.AL-JE^-1I4JUI.I-1—LEFl1某nc]Dt-oi丸wmofl啣M2劝事卿Mg左UttOMMEKH_L'A-上宅十】EMOgiMBtli21KKCCEO]I乜门某11UZEFI.DHL[i"I—EPLIt-L1匚i某.iiE云IFreejiSOZ-某C某Ml-r-1AiMfiJL71K4i!5y-c-_e^331竄应riYiFK41某：■：：E-■:L JK4匚门庶認切1.k.v.-Jt-C'LTl^a亍tiwre^3F1t36JiLui某l!ik.tr某某.EKELflE4_l」某o某切1U.-A-jE-tl某1-"gq乍Iwfumi、2\Fnhti-jflitiriESEKR"n吨负1IdiFl^rIwvhL■Fl某.MCQ根据上述组分（纤维、基体）参数、选定损伤&失效准则计算得到材料的宏观性能一一S-S曲线，同时考虑到弹丸速度较高（1000m/）,须计入应变率效应。
车身冲击试验的有限元仿真模拟
车身冲击试验的有限元仿真模拟在汽车工业中，车身冲击试验是必不可少的一项环节。
无论是在新车产品研发还是在安全评价中，都要进行车身冲击试验。
而车身冲击试验不仅需要在实际试验中进行，还需要借助计算机来进行有限元仿真模拟。
本文将详细探讨关于车身冲击试验的有限元仿真模拟方法以及其优势所在。
1. 车身冲击试验的意义车身冲击试验对于汽车工业而言是至关重要的。
首先，它可以帮助汽车厂家了解车辆在不同碰撞速度下的受力情况，预测车辆在实际道路行驶中遇到不同撞击情况时的表现。
其次，它也有助于厂家评估车辆的耐撞性能，对车辆的安全设计有更深层次的理解和更全面的掌握。
这些对于提高车辆的安全性能有着重要的意义。
2. 有限元仿真模拟的优势仿真是一种计算机计算方法，而有限元仿真是其中一种应用广泛的方法，它可以通过计算机自动模拟物理系统或过程，探讨系统的功能、特点或者行为。
在车身冲击试验中，有限元仿真模拟有不少优势。
首先，它可以更容易地获取与分析车辆受力情况。
通过有限元仿真模拟，我们可以了解碰撞事件发生时车辆产生的受力情况，包括受力部位、受力大小和方向等。
更进一步的，我们还可以调整模拟参数，探究是否有更好的车身设计或者材料选择方法。
同时，另一个重要的优势是可以避免真实试验造成的安全和资金风险。
现实试验可能会导致人身伤害，尤其是在高速道路中进行试验时，对车辆和位置的限制可能会极大限制试验的代表性。
而有限元仿真模拟则不存在这些问题。
模拟可以在计算机环境中进行，而不需要进行现场试验，因此可以节省大量的时间和资金成本。
3. 有限元仿真模拟的方法有限元仿真模拟的方法不止一种，在车身冲击试验中也有不同的应用。
在试验过程中，模拟方法可以分为预处理、分析和后处理三个部分。
预处理：预处理是在开始撞击试验前要做的工作之一。
它包括车辆、环境和碰撞撞击物理底层映射数据的创建和转换。
根据直接轰炸法则，预处理了所有的物理情况，以帮助准确模拟撞击事件。
分析：分析是有限元仿真模拟的核心部分。
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在 低速 冲击 时 的 动力 学 响应 、 伤 以及 能 量 吸收 等 损
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方 面 的很多 问题 Ｉｊ但 还 没 有 关 于 复 合 材 料 车 轮 ４， 冲击试 验 的分 析研究 。国 内关 于 复合 材 料 车轮 也 只 有 弯 曲疲 劳强 度 的 分 析 Ｊ对 其 抗 冲 击性 能 的研 究 ， 尚未 开展 。作 者 以复 合 材 料 车轮 为 研 究 对 象 ， 其 对
关键 词 ： 车 车轮 ； 汽 复合材 料 ； 击试验 ； 限元 仿真 冲 有
Ａ ｉ ｌｔｏ ａｙ ｉ ｎ ｔｅ Ｉ ａ ｔＴｅ ｔｏ ｍｐ ｓｔ ｈ ｅ Ｓｍｕ ａｉｎ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ｍｐ ｃ ｓ ｆＣｏ ｏ ｉｅ Ｗ ｅ ｌ
Ｃｈａ ｈｉ ｉ＆ Ｚｈａ ｅ ｇ ｎｇ ｎｇ Ｓ ｗｅ ｎｇ Ｗ ｉ ａ
当前 汽车轻 量 化 的一 个 重 要 方 法 是 采 用 如 铝 、
镁、 塑料 、 玻璃 纤 维 或碳 纤 维 复 合 材 料 等轻 质 材 料 。 复合材 料具 有 质 量轻 、 度 高 、 工 成 型 方 便 、 性 强 加 弹 优 良和耐化 学 腐 蚀 等 特点 ， 已逐 步取 代 一 些 金 属合
汽 ２１ （ ３ ００年 第 ２卷 ） １ 第 期
车
工
程
Ａｕ ｏ ｔｖ ｔ ｍｏｉｅ Ｅｎｇｎ ｅ ｉ ｇ ｉ ｅ ｒｎ
２ ０ ４ ０１ ０１
复合 材 料 车 轮 冲击 试 验 仿 真 分 析 术
畅 世 为 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 维 刚 张
（ 南大 学， 湖 汽车车 身先进设计制造 国家重点 实验室 ， 长沙 ４０８ ） １０ ２
［ 摘要 ］ 根据轿 车车轮冲击 试验方法要求 ， 建立 复合材 料车 轮的 冲击 试验 有限元 模型 ， 然后 使用非线 性有 限 元动力学分析软件 Ｌ —Ｙ Ａ对 复合 材料 车轮冲击过程进行 了仿真分 析 ， ＳＤ Ｎ 并获得 了车轮上某些测量 区域 冲击应 变的
时间历程 ， 并与结构相 同的铝合 金汽车车轮相 同部位 的应变进行 了对 比。结果表明 ， 复合 材料 车轮应变 比铝合金 车 轮小 ３ ％ ～ ０ ， 明其抗 冲击性 能更 优。 ０ ４％ 说
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金 ， 泛应 用 于汽 车及其 他领 域 。 广
抗冲击性能进行仿 真分析 ， 为复合材料 车轮设计开 发 提供 依据 。
车轮 是汽 车 的重 要 部 件 ， 为 汽 车 的 非 簧 载 质 作 量 ， 质 量 的减 轻 比其他 部 件 的减轻 更 重要 ， 果 也 其 效 更 明显 ＿ 。设计 开 发复合 材 料车 轮 ， 研究 其 性 能 ， １ ｊ 并 对汽 车轻 量化 的发 展具 有重 要 意义 。 国 内外 均 对 汽 车车 轮有 详细 的标 准要 求 ， 中弯 曲疲 劳试 验 、 向 其 径