吸能的案例
吸能防沖構件壓潰變形模擬 ￥9.99
1、 引言
防沖吸能構件是通過塑性變形吸收能量來確保煤礦井下液壓支架在沖擊地壓發生時正常工作的關鍵構件，在防治沖擊地壓災害方面具有重要作用。該構件既能在準靜態支護過程中與液壓立柱共同提供工作阻力，又能在沖擊地壓發生時快速變形吸收能量，從而保證整個巷道支護系統不因沖擊而變形或崩塌。本案例圍繞吸能構件壓潰變形展開建模復現，借助ABAQUS有限元軟件進行數值模擬。本次復現主要聚焦于建模過程教學，不涉及參數優化內容。
2、 幾何模型與材料參數
（1） 模型構建：
本案例采用三維可變形殼單元構建吸能構件模型，殼單元厚度為8 mm，采用三維離散剛性殼單元構建剛性板。為保證吸能構件計算精度，將其網格邊長設置為5 mm，因本案例僅模擬吸能構件的壓潰變形，可將剛性板的網格邊長設為50 mm，既能避免因網格尺寸過小導致的計算速度緩慢，又能避免因網格尺寸過大導致的模型不收斂，數值模型如下圖所示：
圖1吸能構件
圖2 剛性板
圖3 吸能構件壓潰變形數值模型
6、 計算結果
圖9 位移云圖
圖10應變云圖
7、 結論與拓展應用
（1） 結論
有限元模型可以較為準確地模擬吸能構件的壓潰變形過程，并可進一步分析其防沖吸能性能，吸能構件厚度、材料強度及其塑性變形特征均為其防沖吸能性能的關鍵影響因素。
（2） 工程建議
在實際工程設計中，可通過增加吸能構件壁厚、提高鋼材強度，以及根據其塑性變形特點設計吸能構件形狀等方法，提高其防沖吸能性能，進而增強煤礦井下巷道支護性能。
（3） 拓展方向
該模擬方法可用于其他類型吸能構件的壓潰變形模擬分析及吸能構件性能優化設計。
8、 附件：本案例中的全過程教學（文字）、abaqus模型文件（包括cae、odb和inp文件）
展開 Workbench聯合lsdyna—汽車吸能盒仿真實例
本文以汽車前部保險杠系統中的關鍵吸能部件(吸能盒)為研究對象。
吸能盒實物
這里仿真不對吸能盒進行詳細建模，只是要做到仿真時的潰縮效果。
在CREO中繪制一個吸能盒的三維模型：
三維模型
這里有個小技巧，在組件里打孔時可以通過相交操作可以繼承到子零件。
導入ansys workbench中進行前處理，依然選用explicitdynamics(ls dyna export)組件
吸能盒是薄壁零件，因此采用殼單元進行分析。
在DesignModeler中對實體進行抽殼，殼厚度0，運用殼單元來構建吸能盒模型。這里不采用實體單元進行仿真，否則求解時間極長。
抽殼前
抽殼后
進行網格劃分，定義約束和初始條件，改單位制，定義時間步等。
分析設置
將K文件導入lspp中（不會的看我上一篇文章ANSYS WORKBENCH 聯合 LS-DYNA仿真教程（一））進行進一步的前處理。
孔的位置應當用螺栓連接，這里采用焊接形式來模擬螺栓。
定義CONSTRAINED_SPOTWELD關鍵字，將對應孔的兩側進行點焊，這里為了后邊的變形對比，只約束了吸能盒一側。
點焊后示意圖
定義SET_NODE_LIST關鍵字，將吸能盒后部節點定義為節點組1，并將節點組1進行全約束。
節點組1
定義材料MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY，線性塑性材料，密度7800KG/m3,楊氏模量2e11N/ m2，泊松比0.3，屈服應力3.4e-4N/M。
在CONTROL_CONTACT中修改接觸面懲罰系數為1
設置沙漏CONTROL_HOURGLASS
約束剛性墻自由度，只允許在Y軸上進行運動。
展開 基于LS-DYNA的吸能薄壁結構沖擊模擬
吸能元件耗散沖擊能量可以通過結構發生極大變形來實現，在特定的安全許可范圍內，吸能元件發生不可逆破壞，隨沖擊事件的進行結構表現為從一端開始漸進的壓潰，并有很大的行程。此時，沖擊能隨元件的漸進壓潰而被均勻的耗散，瞬時沖擊載荷強度因而大大降低。顯然，為了滿足碰撞安全性能以保障重要物品和人員不受過載損傷，通過合理地設計和布置緩沖吸能元件從而保證結構能以極大變形壓潰是提高耐撞性能的正確途徑，這就對吸能元件的設計提出了要求。
金屬薄壁結構在軸壓載荷下能發生穩定的漸進失效，通過塑性變形吸收能量。滿壁圓筒具有經濟性、有效性、可靠性等特點，常被用作沖擊吸能裝置。作為吸能元件，除了軸向布置外，考慮到結構的要求，也可采用徑向布置吸收能量。同時，為了提高比吸能，也可以在專用吸能構件中開設孔洞，達到耗能的目的。殼體在徑向沖量外壓作用時引起的呼吸振型，使圓簡殼的環向應力產生周期性的變化，這種參數載荷在一定條件下可以激起殼體周向的彎曲振型，而使殼體喪失穩定。這些振型被稱為非線性自參數激勵，這種屈曲叫做自動參數振動屈曲。
2、模型設置
本文對六邊形形狀薄壁結構進行沖擊模擬，結構具體形式如下圖所示:
沖擊載荷施加在薄壁結構的節點上，具體速度設置如下:
結構假定為理性剛塑性材料，采用非線性各向同性隨動強化模型，具體參數設置如下:
模型中采用殼單元模擬該薄壁結構，接觸類型為自動單面接觸，為保證分析結果的正確，必須有效控制分析中可能出現的沙漏變形。墻體設置為剛體，這樣既可以提高計算速度也可以保證結果的準確性。
3、結果分析
由以上結果可以看出，LS-DYNA能夠較好的模擬出本結構受沖擊后的變形狀態，基本達到分析預期，說明LS-DYNA可以為這方面的研究提供可靠分析工具。
展開 [轉貼]汽車安全技術——車身變形吸能區
為了在發生碰撞更好地保護車內乘客的安全，轎車車身的前后均應設計變形區，或者稱為吸能區。以便保證在發生碰撞時，轎車車身的變形能夠按照預先設計的方向逐漸變形直至停車，從而盡量減小傳遞到乘客艙和乘客身體的沖擊，減小乘客艙的變形，保障車內乘客安全。
設計變形吸能區時，需要在車身上設計一些強度比較小的區域。在發生碰撞時這些區域會斷裂或者發生折疊，而不會向乘客艙方向擠壓。經過精確設計變形吸能區的轎車，可以準確預測在發生碰撞時車身的變形方向和程度。
全球公認的汽車安全專家——瑞典Volvo（富豪）轎車公司是最早關注汽車安全并在汽車安全研究方面取得非凡成就的汽車公司。Volvo（富豪）轎車公司生產的高級轎車S80可謂是汽車安全技術的典范。
S80的車身前部精確設計的吸能區能夠在發生碰撞時按照預先設計的方向進行變形。同時，前部兩側的縱梁由上下兩部分構成，和車身前部的橫梁一起，將發生碰撞時產生的沖擊分散到車身的其他區域并被吸收。這更進一步確保汽車按照預先設計的方式減速停車，而乘客受到的沖擊被降至最低。
在S80車身后部，也同樣設計有碰撞吸能區。由不同尺寸和結構形狀的縱梁和橫梁將碰撞產生的沖擊分散吸收，同時，碰撞吸能結構使汽車尾部的變形按照設計的方向進行，確保使乘客艙的后部變形最小，保障車內乘客安全。
展開 
汽車正面碰撞吸能元件耐撞性研究與結構優化
汽車正面碰撞吸能元件耐撞性研究與結構優化.part4.rar
汽車正面碰撞吸能元件耐撞性研究與結構優化.part1.rar
汽車正面碰撞吸能元件耐撞性研究與結構優化.part2.rar
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基于hyperworks+lsdyna吸能盒簡易壓潰仿真分析 ￥30
本案例單純簡易模擬壓縮吸能盒，觀察吸能盒的變形模式。前處理在Hyperworks中的Lsdyna模塊中完成，最終在Lsdyna求解器中完成計算，Hyperview中查看結果。涉及到的知識點：網格劃分、材料屬性定義（curve曲線）、速度、配重、接觸等。
壓潰變形結果
初始模型
目的是通過這樣一個模型簡易模擬其它吸能盒結構及材料，觀察其在碰撞過程中的變形模式，初步驗證方案可行性。
展開 飛機水上迫降過程中尾部結構吸能對飛機動力學行 為的影響
中文標題：飛機水上迫降過程中尾部結構吸能對飛機動力學行 為的影響
英文標題：Effect of Structural Energy Absorption on Crash Behavior during Aircraft Ditching
Highlights:（1）用Ls-DYNA的流固耦合功能，模擬了2009年美國全美航空公司1549航班（機型A320）水上迫降的過程，涉及到飛機的氣動升力、氣動阻力、質量和轉動慣量的配置、流固耦合滲漏的優化設置；
（2）飛機采用剛體和可變形體混合模型，可變形模型用于模型飛機底部的變形吸能，研究飛機水上迫降過程中尾部結構吸能對飛機底部壓力、動力學行為、過載等的影響。
說明文檔：
ia8e
由于找我要k文件的實在太多，但是這部分的工作還沒有發表，k文件以后就不再提供了，實在不好意思！
如果有技術方面的困惑，我們可以探討，共同進步
展開 ANSA_for_LSDYNA汽車前部吸能盒撞擊剛性墻分析含源文件和分析結果 ￥3.88
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A汽車前部吸能盒撞擊剛性墻分析含源文件和分析結果
適合ANSA初學者或者對分析感興趣的同學，
這個也配備有全套視頻的錄制講解。
不會的同學可以看著這個錄制視頻來做
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11592
汽車結構強度設計：如何在“吸能”和安全之間取得平衡
它還有個名字叫潰縮吸能車身，最早是在1959年奔馳轎車上首次這樣設計的，在發生碰撞時用產生變形來吸收碰撞時的沖擊力，自己先潰縮，吸收一部分撞擊能量，減少了駕駛室里的撞擊力?！吧峒壕热恕?，以保護車內人員的安全。
汽車前輪上方的部分是翼子板，它的強度大小對車內人員的安全防護基本沒什么影響，所以一些轎車已開始采用塑料等非金屬材料來制作翼子板了，不僅降低成本，而且由于塑料彈性較好，如與行人發生碰撞，還能起到保護行人的作用。還有塑料的質量也小，減輕了車身整體重量，開起來還省油。
雖然汽車不同地方的強度要求不一樣，但是對每一個零件來說，強度設計都是必不可少的工作。我們希望零件在滿足強度要求的前提下，盡量越輕越好。怎么算滿足強度要求呢？
以汽車常用的鋼材來說，在外力的作用下會發生變形，只要這個變形別太大，外力撤掉，材料還能恢復原樣。
怎么算“別太大”呢？這就用到材料力學的一個名詞：屈服。這個詞很有意思，是擬人的修辭手法，比如你可以說：在高達2萬牛的拉力下，這跟鋼筋它屈服了。這意味著，即使你把拉力撤掉，鋼筋也回不到原來的形狀了，因為已經被拉壞了。
使用過程中的材料不能屈服，這是結構設計的底線。具體的流程，就是要先確定這個零件在車上是怎么用的，工作在什么溫度、受什么限制、受到多大的力。確定了這些，再來設計零件的結構，比如板子設計多厚，軸承設計多粗。
在設計過程中，必不可少的一步就是計算。這個計算，可以手動用公式，但面對復雜的零件，往往力不從心?，F在常用的，是用計算機仿真計算。
下面我們來算一個簡單點的零件，感受一下汽車零件強度設計的過程。
這個零件就是汽車備胎的“家”，后備箱下面放備胎的一塊金屬板，一般叫“后地板”。
展開 論文導讀 | 復合材料護舷實船碰撞仿真方法及防護機理
結果表明：隨著泡沫剛度的增大，由于護舷單位變形量下吸收的變形能增大，完成船體動能轉化時的最大變形量逐漸降低，從74.3%減小到52.6%；泡沫吸能占護舷總吸能比例從72.4%增大到79.4%；碰撞時間也隨著變形量的減小從0.48 s降低到0.4 s；平均碰撞力從42.1 kN增大到49.3 kN；但護舷總吸能變化不大。
圖6 不同泡沫材料剛度下的碰撞結果
保持護舷的幾何參數與材料屬性不變，修改護舷連接板厚度，在相同初始動能下完成船體剛度增強后的護舷防護性能計算。結果表明：隨著船體剛度的增大，內層泡沫吸能從1.38 kJ增大到1.46 kJ，外層聚氨酯吸能均為0.39 J不變。聚氨酯作為外層保護材料，主要起到限制內層泡沫過度位移的作用，其吸能占比明顯小于內層泡沫，因此由船體剛度變化引起的不同吸能差異主要由泡沫吸能體現，聚氨酯吸能未出現明顯改變。同時，系統動能轉化為船體內能的大小從197 J減小到117 J，船體最大應力從120.6 MPa降低到104.1 MPa。
圖7 不同船體板厚度下的碰撞結果
綜上所述，對船用護舷防護性能的評估需要考慮被防護結構的具體形式，達到相對剛度的平衡。當船體剛度較小時，護舷剛度應適當減小，從而延長碰撞時間，降低碰撞力和結構響應；當船體剛度較大時，護舷剛度應適當增大，使單位變形量下的吸能增大，加強防護性能。
文章來源：上海交通大學學報
展開 
汽車防撞梁總成結構設計
與吸能泡沫的配合設計：
在低速碰撞過程中，未來更好的保護車身和行人，通常保險桿與汽車防撞梁之間設計有吸能泡沫塊，吸能塊與防撞梁配合很重要，配合不到位會影響保險桿總成的安裝，吸能盒作用的發揮等。吸能塊一般安裝在保險桿本體上，與防撞梁五安裝連接配合，設計時，需要注意的是：
吸能塊位于防撞梁正前方，特殊情況下，其截面與防撞梁本體截面上下錯位不能超過吸能盒快截面的三分之一。根據以往的設計積累及市場上成熟車型數據分析，防撞梁設計時，與保險桿之間一般預留80mm間隙來設計吸能塊（車身后部碰撞沒有前部嚴重，一般預留間隙可稍小一些，有時允許設計到50~60mm），如下圖所示，由于防撞梁成形性影響，兩側與保險桿預留間隙可以小一些，但是也不能小于35mm.
為了方便安裝，以及車身制造誤差帶來的裝配影響，吸能快于防撞梁配合要預留5mm以上的間隙，但間隙不能過大，會影響吸能塊作用的發揮，如下圖所示：
與縱梁配合設計
為了維修，更換方便，前后防撞梁總成基本上都是通過螺接的方式安裝在白車身總成上，前汽車防撞梁總成通常設計8~12個螺栓裝配，后防撞梁總成結構相對簡單，重量輕，通常設計4~6個螺栓裝配。設計時考慮兩個裝配牢固性同時，還需要考慮螺栓裝配可操作性，因此與縱梁配合設計有一定要求。
前防撞梁吸能盒通常為盒型，安裝點一般布置在吸能盒外圍四周，這樣安裝板設計比較大，與吸能盒焊合后相當于吸能盒的法蘭邊，同樣縱梁的端面也需要設計安裝與之配合，同時需要校核安裝控件是否滿足要求。如圖，車身前部機艙內線路，管路比較多，有些車型總布置限制所致，防撞梁總成和縱梁總成配合出統計有限，布置不下螺栓裝配，則只能改成焊接配合，也需要校核焊qiang的操作控件是否滿足要求。
本文轉自 極速有限元 旨在分享知識
展開 圓柱殼沖擊動力學及耐撞性設計
目錄
前言
第一章 緒論
1.1 結構的耐撞性和吸能元件
1.2 圓柱殼軸向沖擊吸能的研究
1.3 圓柱殼結構在碰撞安全領域的應用
1.4 各類吸能結構的研究
參考文獻
第二章 圓柱殼軸向沖擊吸能實驗
2.1 圓柱殼軸向沖擊吸能特點及主要實驗裝置
2.2 落錘式沖擊實驗系統及原理
2.3 圓柱殼軸壓吸能準靜態實驗
2.4 圓柱殼軸向壓縮實驗控制原理
參考文獻
第三章 復合材料圓柱殼撞擊吸能特性
3.1 引言
3.2 復合材料圓柱管試件
3.3 復合材料圓柱管軸向壓縮歷程
3.4 能量吸收特性參數
3.5 復合材料管軸壓破壞模式及吸能機理
3.6 雙倒角引發方式效能
3.7 纖維纏繞角度對能量吸收的影響
3.8 撞擊與準靜態吸能特性比較
3.9 復合材料圓柱管吸能特性的影響因素
參考文獻
第四章 復合材料圓柱殼軸壓分析
4.1 引言
4.2 復合材料圓柱殼軸壓能量吸收模型
4.3 纖維纏繞復合材料圓柱殼的彈性常數
4.4 層合殼的屈曲分析
4.5 軸向壓縮位移
4.6 能量吸收能力分析
4.7 基于流變模型的穩態壓縮分析
參考文獻
第五章 復合材料圓柱殼軸向沖擊響應
5.1 引言
5.2 彈性系統的動態穩定性
5.3 復合材料圓柱殼的動態響應
5.4 應力波基本理論
5.5 基于應力波理論的等效破壞模型
5.6 軸向撞擊力的簡化
參考文獻
第六章 復合材料圓柱殼偏軸壓縮性能
6.1 引言
6.2 復合材料圓柱管偏軸壓縮實驗
6.3 壓縮性能分析
6.4 偏軸壓縮吸能性能分析
參考文獻
第七章 復合材料圓柱殼耐撞性設計
7.1 引言
7.2 理論預報與設計
7.3 有限元分析及設計
7.4 其他優化設計方法
7.5 復合材料結構吸能數據庫
7.6 基于一體化分析的耐撞性設計
7.7 圓柱殼吸能結構在航天回收系統中的設計及應用
7.8 圓柱殼吸能結構在車輛碰撞安全中的應用及設計
展開 基于宏觀斷裂力學的CFRP薄壁結構耐撞性能研究及應用
由于CFRP前縱梁質量僅為0.391 kg，比吸能為39.7 J/g，相比鋼質前縱梁來說，其在單位質量下的能量吸收能力要遠強于鋼質前縱梁。此外，CFRP前縱梁的壓潰效率遠大于鋼質前縱梁，大小為54.7%。對于鋼質前縱梁來說，其總吸收能量最小，為14 069 J，在其壓潰初始階段，最大峰值力達到了366 kN。在后續壓潰過程中，鋼質前縱梁承載能力具有一定的波動性，考慮到鋼質前縱梁的質量達到了1.4 kg，因此，其能量吸收能力相比CFRP前縱梁要遜色很多。
圖15 不同材料前縱梁仿真曲線
CFRP前縱梁和鋼質前縱梁的變形結果如圖16所示，其中鋼質前縱梁在軸向壓潰過程中都表現出穩定的折疊式變形模式，如圖16b所示。CFRP前縱梁表現出穩定的漸進損傷失效模式，內外板的外層碳纖維鋪層向外翻轉，而內層碳纖維鋪層向內卷曲。由于前縱梁與剛性板接觸面積過大，導致其分層效果不太明顯，如圖16a所示。3種前縱梁的耐撞性能指標見表7，可以發現，鋼質前縱梁的總吸能略低于CFRP前縱梁，但是質量達到了1.4 kg，導致其比吸能最小，僅為10.05 J/kg。同時，鋼質前縱梁的最大峰值力高達366 kN，且在壓潰過程中其承載能力不穩定，導致鋼質前縱梁壓潰效率最低，僅為22.6%。而CFRP前縱梁的耐撞性指標均優于鋼質前縱梁，其總吸能略大于鋼質前縱梁，總吸能大小為15 519 J，相比鋼質前縱梁提升約為10%，但其質量只有鋼質前縱梁的28%，使CFRP前縱梁的比吸能數值高達39.7 J/kg，相比鋼質前縱梁的比吸能提升了295%，同時最大峰值力降至167 kN，并且壓潰效率高達54.7%。
圖16 不同前縱梁變形結果
表7 不同前縱梁耐撞性能指標結果
兩種前縱梁的耐撞性能指標以及輕量化效果對比，如圖17所示。
展開 某型M2類平頭輕型客車碰撞安全性能研究
圖5 某款M2類平頭輕型客車的CAE模型 圖6 某款M2類平頭輕型客車碰撞CAE分析結果 圖7 某款M2類平頭輕型客車碰撞正面視圖 圖8 某款M2類平頭輕型客車碰撞加速度
圖9 防火墻和乘員艙的碰撞變形 圖10 對乘員艙變形的評價
根據以上分析（圖6—圖10所示）發現，目前本車型的前部變形吸能空間無法滿足GB11551-2003法規的要求，車門（圖7所示）出現了擠壓變形，必然造成前排車門在碰撞試驗后無法打開，防火墻向乘員艙的侵入量過大（圖9所示），其中兩個膝蓋位置的變形量已經為POOR（圖10所示），必然造成駕駛員的大腿傷害值超標。方向盤匹配了下端壓潰吸能裝置，沒有造成嚴重的向后和向上的位移。
3. 對某款M2類平頭輕型客車碰撞安全性能的改進
根據以上的CAE分析結果，對于前門無法正常打開的問題，經過碰撞團隊討論認為前部的碰撞吸能空間過于小，經過計算碰撞安全吸能區域的長度要大于500mm，碰撞必須在A柱位置變形全部停止，并且防止出現過度的PITCH（尾部跳起）。具體的解決方案為：吸能端在現有的基礎上增加50mm，吸能端采用超高強度鋼，其抗拉強度大于800MPa；防止縱梁吸能端出現過度的折彎（圖11和圖12所示）。
圖11 改進后的縱梁吸能壓潰形式
圖12 改進后的加速度與變形曲線
對于本款車型的乘員約束系統，必須匹配吸能式轉向管柱，防止因為下部轉向機構變形造成方向盤向上和向后的位移，其吸能式轉向管柱的壓潰力為2KN。經過分析發現，下部壓潰端在碰撞當中壓縮了60mm，有效防止了因為轉向機碰撞變形造成的位移（圖13和圖14所示），從而保護駕駛員的胸部。
圖13 碰撞前的轉向系統
圖14 碰撞后的轉向系統
4.
展開 