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汽车吸能盒结构低速正面撞击的数值仿真研究的中期报告
周宇航，于洋，刘云龙
摘要
汽车吸能盒是车辆撞击时吸收能量的重要部件，通过吸收撞击能量来保护车辆乘员的生命安全。本文通过数值仿真的方法研究了汽车吸能盒结构在低速正面撞击下的性能。首先建立了吸能盒的有限元模型，并对其进行了验证。然后利用LS-DYNA软件对吸能盒结构在5km/h，10km/h，15km/h三种速度下的正面撞击进行了数值仿真，分析了吸能盒在不同撞击速度下的变形情况和能量吸收能力。仿真结果表明，吸能盒的吸能效果随着撞击速度的增加而增加，吸能盒在15km/h撞击下的能量吸收效果最好。此外，吸能盒在撞击后的变形主要发生在前端区域和侧面，这些变形区域对提高吸能盒的吸能效果有着重要的贡献。
关键词：汽车吸能盒；有限元模型；数值仿真；正面撞击；能量吸收
Introduction
汽车吸能盒是一种防护装置，用于保护车辆乘员在车辆撞击时的生命安全。吸能盒的设计和制造对于车辆的安全性能至关重要。吸能盒通常由材料吸能体和外壳组成，其吸能性能和抗破坏性能直接影响车辆在撞击时的表现。
数值仿真已成为研究汽车吸能盒动态响应和能量吸收能力的重要方法，可以为汽车设计提供指导。本文通过有限元模型和LS-DYNA软件对汽车吸能盒在低速正面撞击下的性能进行了数值仿真研究。仿真结果可以为吸能盒的设计和优化提供指导。
ModelEstablishment
本文采用PAM-CRASH软件建立了吸能盒的三维有限元模型。模型包括材料吸能体和外壳两个部分。吸能体采用Foam材料，外壳采用Steel材料，吸能盒总重约为2.5kg。模型的网格划分采用了六面体网格，按照吸能盒的实际结构进行了划分。
Validation
为了验证所建模型的准确性，本文进行了静态压缩试验和动态冲击试验。静态试验分别对吸能盒的材料吸能体和外壳进行了试验加载。动态试验采用冲击试验机进行，试验速度为5km/h。试验结果表明，模型的仿真结果与实验结果吻合较好。
NumericalSimulation
本文采用LS-DYNA软件对吸能盒在5km/h，10km/h和15km/h三种速度下的正面撞击进行了数值仿真。仿真结果显示，吸能盒在不同速度下的变形情况和能量吸收能力存在差异。在15km/h的撞击下，吸能盒前端区域和侧面的变形较明显，吸能效果最好，其能吸收的能量比5km/h撞击下多出29%。
Conclusions
本文建立了汽车吸能盒的有限元模型，并对其进行了验证。通过数值仿真研究了吸能盒在低速正面撞击下的性能。仿真结果表明，吸能盒在15km/h撞击下的能量吸收效果最好，吸能盒的变形主要发生在前端区域和侧面。这些研究结果为吸能盒的设计和优化提供了指导。