沖擊和準(zhǔn)靜態(tài)載荷下固支夾芯淺拱的力學(xué)行為.pdf

1、泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)由上下兩層金屬面板和超輕泡沫金屬芯層粘合而成。由于其獨(dú)特的多功能復(fù)合特性(如高比剛度、比強(qiáng)度，隔音及保溫隔熱，阻尼減震，優(yōu)越的抗沖擊性能等)，使其具有廣泛的應(yīng)用前景，例如可以設(shè)計出兼具高強(qiáng)度和良好能量吸收性能的超輕結(jié)構(gòu)。因此，近年來泡沫金屬夾芯結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于航空航天飛行器、高速軌道車輛、汽車、艦船等高科技領(lǐng)域。
　　 本文主要研究沖擊和準(zhǔn)靜態(tài)載荷下夾芯淺拱的變形/失效模式，能量耗散機(jī)制及結(jié)構(gòu)響應(yīng)。實驗用夾芯拱由鋁

2、合金面板和泡沫鋁芯層構(gòu)成。
　　 實驗研究了泡沫鋁子彈沖擊載荷作用下固支夾芯拱的動態(tài)響應(yīng)。使用激光位移傳感器記錄了夾芯拱后面中心的位移歷史，并用后面板永久位移和芯層壓縮應(yīng)變來衡量夾芯拱的抗沖擊能力。首先，對夾芯拱的變形和失效模式進(jìn)行了系統(tǒng)的分類和分析；其次，詳細(xì)分析了沖擊載荷作用下夾芯拱的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和變形機(jī)理；最后，深入研究了子彈沖量、面板厚度、芯層厚度和曲率半徑對其抗沖擊性能的影響。
　　 使用LS-DYNA有限元軟件對

3、夾芯拱的動力響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。通過比較變形模態(tài)、位移歷史、永久位移和芯層壓縮應(yīng)變的計算結(jié)果與實驗結(jié)果，驗證了有限元模型的合理性和可靠性，并進(jìn)一步對有限元計算結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論。研究結(jié)果表明：可以通過增加面板厚度、芯層厚度和適當(dāng)調(diào)整曲率有效控制后面板的永久位移，提高夾芯拱的抗沖擊能力。一個近似的質(zhì)量最優(yōu)化研究被提出，優(yōu)化設(shè)計通過無量綱參數(shù)來確定。通過研究泡沫子彈作用于結(jié)構(gòu)上的壓力時程曲線和沖量，驗證了使用泡沫鋁子彈沖擊加載是