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蜂窝铝结构高精度仿真开发技术
蜂窝铝结构广泛应用于汽车、航空航天与轨道交通等领域。在汽车行业中，蜂窝铝结构多应用于车辆碰撞壁障设计，通过改变蜂窝铝结构设计参数反映车体不同区域的力学特性。在整车前期设计阶段，通常采用虚拟仿真的方式进行整车碰撞性能预测。其中，仿真中使用的有限元蜂窝铝壁障的精度和复杂程度，直接关系到碰撞仿真结果的准确性和计算效率。
为解决蜂窝铝局部失效与整体变形难模拟的问题，工程院安全开发部研发团队通过蜂窝铝结构的合理CAE等效，材料级、零部件级的静、动态试验研究，对蜂窝铝薄壁力学性能、撕裂效应等进行精准标定，搭建了完善的蜂窝铝结构仿真开发体系。
由于蜂窝铝孔径结构尺寸较小，蜂窝铝孔数量较多，为兼顾仿真精度与计算效率，对蜂窝孔径进行合理等效。通过研究蜂窝铝结构的局部变形模式，确定蜂窝铝孔径结构的网格节点布置方式与尺寸,精确模拟蜂窝铝孔径的细节变形。对于实物蜂窝铝结构存在粘胶连接方式，同样进行合理的粘胶模拟。
准确的材料参数是高精度蜂窝铝仿真开发的重要一环，为得到蜂窝铝结构的力学性能卡片，对蜂窝铝所用铝箔进行不同缺口的料片试验，得到应力应变参数曲线，结合不同缺口的失效数据，得到基于GISSMO失效的应力应变三轴度曲线，初步完成材料失效模型的开发。
由于加工工艺及孔洞空气压缩效应直接影响蜂窝铝力学性能，需设计实物蜂窝铝单体不同受力状态的冲击试验，得到单体的力学特性曲线，将材料失效力学参数带入到蜂窝铝单体仿真模型中，通过失效力学参数的再调整，完成蜂窝铝单体结构的模拟，得到高精度蜂窝铝单体仿真模型。
蜂窝铝整体结构通常由不同性能的单体与连接板通过粘胶、铆接等方式组合而成，在蜂窝铝单体精确模拟的基础上，还需对连接板、粘胶等进行精准建模，建立蜂窝铝整体结构的CAE模型。为提高蜂窝铝模型的精度，可设计不同受力形式的压缩试验，进行多重工况分析验证,通过调整结构参数、连接模拟方法与失效参数等方式，将蜂窝铝的仿真力学表现与实物力学特性进行匹配，完成蜂窝铝的仿真开发。
工程院安全开发部目前在蜂窝铝结构仿真开发领域积累了丰富的经验，在关键开发技术上，形成了蜂窝铝撕裂的精准化模拟方法，已获得《一种蜂窝铝材料失效力学参数确定方法及系统》的发明专利授权，围绕蜂窝铝仿真开发的数个发明专利亦在申报中。在蜂窝铝仿真开发流程方面，综合仿真开发与试验验证，制定了科学完善的蜂窝铝高精度仿真开发体系。
目前，基于已形成的蜂窝铝结构仿真开发技术体系，已延申开发了涵盖MPDB、AE-MDB、ODB等主要壁障模型的蜂窝铝有限元壁障产品库，后续将围绕实际应用，持续开发更多系列的蜂窝铝有限元产品。
在整车碰撞测试更符合中国国情的背景下，符合中国道路车辆特征与交通事故形态的壁障开发是汽车安全重要的发展方向。中汽中心工程院安全开发部充分发挥在汽车安全方面的引领作用,立足于汽车领域，建立高精度蜂窝铝仿真开发体系，积极寻求航空航天、轨道交通等领域的合作，持续为客户提供优质服务！
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