多孔金屬夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為研究.pdf

1、超輕多孔金屬是近年來隨著多樣化需求，材料制備以及機械加工技術(shù)的迅速發(fā)展而出現(xiàn)的一類新穎多功能材料，是材料的選擇及其性能研究的新課題。由此材料制備的金屬夾芯結(jié)構(gòu)具有重量輕、強度高、剛性大的特點，若適當(dāng)選擇表層和芯層，還可以獲得良好的抗撞擊、抗振動、隔熱、隔音及其他必要的性能等。
　　 為了充分開發(fā)多孔金屬夾芯結(jié)構(gòu)的多功能性，以結(jié)構(gòu)的動態(tài)和靜態(tài)力學(xué)性能為研究內(nèi)容，主要完成了以下工作：
　　 (1)基于Parks 關(guān)于實心懸臂

2、梁在自由端受到剛性質(zhì)量塊撞擊的剛塑性分析，本文對3D-Kagome 夾芯懸臂梁在端部受到撞擊時的剛塑性響應(yīng)進行了分析。并利用有限元方法分析了夾芯懸臂梁在端部受到撞擊時的變形響應(yīng)。最后對剛塑性理論解與有限元計算進行了比較。結(jié)果表明：當(dāng)動載賦予結(jié)構(gòu)的總輸出能量與結(jié)構(gòu)的最大彈性能容量之比較大時，理論分析與有限元結(jié)果預(yù)測的懸臂梁端部最大無量綱撓度隨速度、芯層厚度以及桿元截面半徑的變化規(guī)律基本一致。
　　 (2)建立了kagome 夾芯板

3、、四棱錐夾芯板、四邊形蜂窩夾芯板在理想沖擊載荷作用下的分析模型，將含有大量周期性單胞的芯子等效為實體結(jié)構(gòu)，給出了芯層的等效強度和剛度，并建立了kagome和四棱錐芯層的等效本構(gòu)關(guān)系。進而采用瞬態(tài)動力學(xué)分析軟件LS-DYNA，模擬了四棱錐、四邊形蜂窩、kagome 三種芯層夾芯板在理想沖擊載荷作用下的響應(yīng)，研究了板的最大撓度隨相對密度、芯層的厚度參數(shù)等的變化規(guī)律，得出了3種夾芯板抵抗沖擊的最優(yōu)化設(shè)計方案。最后對3種夾芯板的抗沖擊性能進行了

4、比較。結(jié)果表明，kagome 夾芯板在抵抗沖擊、能量吸收和耗散等方面優(yōu)于其他兩種芯層。
　　 (3)以實心板大撓度下力學(xué)行為研究為基礎(chǔ)，提出了考慮芯層強度影響的夾芯結(jié)構(gòu)屈服條件，并應(yīng)用該屈服條件分析了大撓度情況下固支泡沫金屬夾芯圓板在準(zhǔn)靜態(tài)中心荷載作用下的承載能力。給出了其變形各階段的解析表達(dá)式，應(yīng)用數(shù)值算例來驗證該模型的有效性，并對幾何參數(shù)和力學(xué)性能參數(shù)對其承載能力的影響進行了研究。最后，采用不同的面板和芯層厚度比，對比研究了