利用RADIOSS軟件的汽車復合材料結構分析作者：宋學偉來源：Altair一、 前言隨著汽車工業的飛速發展，減少燃料消耗和降低對環境的污染已成為汽車工業發展和社會可持續發展急需解決的關鍵問題。汽車的燃料消耗和CO2廢氣的排放量與汽車重量存在密切的關系，美國能源部相關研究表明，美國現有的汽車，如減重25%,每天可節省750,000桶燃油，每年CO2的排放量可減少1.01億噸，因此汽車輕量化已成為汽車工業技術發展的重要方向。除了對汽車各種零部件結構進行優化設計和改進外，采用高性能輕質材料是實現汽車輕量化的一條重要途徑。如選用鋁、鎂、鈦、高強度鋼、工程塑料和復合材料等，用以制造汽車車身、底盤、發動機等零部件，可以有效的減輕汽車自重，提高發動機效率。纖維增強復合材料具有高強度、高模量的特點，已在航天航空等領域廣泛使用，是制造衛星、導彈、飛機的關鍵結構材料。它也適用于制造汽車結構一車身、底盤的材料，受到汽車工業廣泛重視。目前纖維增強復合材料已用于賽車、重卡、混合動力車的各種零部件的生產。2001年寶馬公司率先開發和試驗了高強輕量的碳纖維復合材料（CFRP）車體板和其他部件。在汽車制造業中，復合材料的應用將會越來越廣泛。人們對作為承載部件的復合材料力學性能研究也將繼續。一些部件需要承受頻繁的循環載荷。其他種類載荷雖然發生頻率不如這么高，但是也很重要，也必須考慮。這其中就包括碰撞。碰撞已經成為，而且將繼續成為汽車安全的主要議題之一，降低碰撞事故的死亡率已經越來越重要。汽車將來可能會用到特別多的復合材料作為主要結構部件，對復合材料在碰撞條件下的分析就顯得特別重要。碰撞中部件的壓潰，是吸能的重要手段。本文通過利用RADIOSS軟件，對復合材料壓潰現象進行了模擬。二、 名詞解釋oij：應力張量￡ij：應變張量oCiy：i方向的屈服應力分量Wp：塑性功三、RADIOSS薄殼單元復合材料（25號材料）薄殼單元復合材料是由若干鋪層組成的，為正交各向異性。鋪層可以有不同的材料參數，不同的角度，和不同的厚度。每層都是平面應力狀態：o1q2q3q4=E2，下標1和2表示鋪層方向。平面應力狀態的屈服條件由Tsai-Wu判據給出：F= +匚<7?+匚j討+F電勇4-F點W+與?◎]<7,挪:,i=124玨二-（.11*22如果F<1，材料就是彈性的，否則材料就是塑性的。屈服應力由有關塑性變形及其應變率的硬化本構給出：舊=亦（頃2『娘+串1點）with:ot=cji=124吭=嶼當最大應變2m已達到，在該方向的發生拉伸失效，拉伸屈服應力變為0。軟化是由損傷模型表征的。當塑性變形更大時Wp2Wmaxp，塑性變形根據一個門檻準則模擬。V=砂V7.冬V*基于等效剪切應變'\■ '?的簡單準則用于判斷剪切剝離。彈性橫向剪切應力由ai3=Gi3（1-d3）yi3給出，損傷參數變化區間為1到0。如果y<yt，d3=0；如果y>ym，d3=1.。模型共有38個參數：6個彈性模量，25個參數定義屈服準則，7個參數定義失效模式。四、正弦形狀的梁結構的壓潰分析某部件采用梁結構作為吸能部件。梁的尺寸由所設計吸收的動能決定。根據實驗和RADIOSS所做的數值仿真可以估計吸能結構能量吸收的大小。我們采用上述的材料本構做仿真模擬。圖1是壓潰速度為500mm/min的結果。圖1壓潰實驗有限元模擬五、結論本文用顯式有限元軟件RADIOSS計算了纖維增強復合材料部件在給定沖擊條件下的響應，采用RADIOSS軟件進行了仿真計算。從事故死亡率看，能量吸收的控制對保證乘員安全是絕對