1、背景

對(duì)于車(chē)輛、航天器等運(yùn)動(dòng)著的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在發(fā)生碰撞事故或特定的沖擊事件時(shí)能夠吸收沖擊能量并保護(hù)成員及貴重物品安全的能力稱(chēng)為“耐撞性"。車(chē)輛行駛安全，航天器軟著陸等都提出了結(jié)構(gòu)的耐撞性要求，即能夠在突發(fā)或特定的碰撞事件中，依靠自身結(jié)構(gòu)或附加裝置的屈曲、斷裂等破壞形式來(lái)減緩碰撞時(shí)的沖擊荷載，耗散沖擊能量。吸能元件耗散沖擊能量可以通過(guò)結(jié)構(gòu)發(fā)生極大變形來(lái)實(shí)現(xiàn)，在特定的安全許可范圍內(nèi)，吸能元件發(fā)生不可逆破壞，隨沖擊事件的進(jìn)行結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為從一端開(kāi)始漸進(jìn)的壓潰，并有很大的行程。此時(shí)，沖擊能隨元件的漸進(jìn)壓潰而被均勻的耗散，瞬時(shí)沖擊載荷強(qiáng)度因而大大降低。顯然，為了滿(mǎn)足碰撞安全性能以保障重要物品和人員不受過(guò)載損傷，通過(guò)合理地設(shè)計(jì)和布置緩沖吸能元件從而保證結(jié)構(gòu)能以極大變形壓潰是提高耐撞性能的正確途徑，這就對(duì)吸能元件的設(shè)計(jì)提出了要求。

金屬薄壁結(jié)構(gòu)在軸壓載荷下能發(fā)生穩(wěn)定的漸進(jìn)失效，通過(guò)塑性變形吸收能量。滿(mǎn)壁圓筒具有經(jīng)濟(jì)性、有效性、可靠性等特點(diǎn)，常被用作沖擊吸能裝置。作為吸能元件，除了軸向布置外，考慮到結(jié)構(gòu)的要求，也可采用徑向布置吸收能量。同時(shí)，為了提高比吸能，也可以在專(zhuān)用吸能構(gòu)件中開(kāi)設(shè)孔洞，達(dá)到耗能的目的。殼體在徑向沖量外壓作用時(shí)引起的呼吸振型，使圓簡(jiǎn)殼的環(huán)向應(yīng)力產(chǎn)生周期性的變化，這種參數(shù)載荷在一定條件下可以激起殼體周向的彎曲振型，而使殼體喪失穩(wěn)定。這些振型被稱(chēng)為非線(xiàn)性自參數(shù)激勵(lì)，這種屈曲叫做自動(dòng)參數(shù)振動(dòng)屈曲。

2、模型設(shè)置

本文對(duì)六邊形形狀薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行沖擊模擬，結(jié)構(gòu)具體形式如下圖所示:

沖擊載荷施加在薄壁結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)上，具體速度設(shè)置如下:

結(jié)構(gòu)假定為理性剛塑性材料，采用非線(xiàn)性各向同性隨動(dòng)強(qiáng)化模型，具體參數(shù)設(shè)置如下:

模型中采用殼單元模擬該薄壁結(jié)構(gòu)，接觸類(lèi)型為自動(dòng)單面接觸，為保證分析結(jié)果的正確，必須有效控制分析中可能出現(xiàn)的沙漏變形。墻體設(shè)置為剛體，這樣既可以提高計(jì)算速度也可以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3、結(jié)果分析

由以上結(jié)果可以看出，LS-DYNA能夠較好的模擬出本結(jié)構(gòu)受沖擊后的變形狀態(tài)，基本達(dá)到分析預(yù)期，說(shuō)明LS-DYNA可以為這方面的研究提供可靠分析工具。