船用SPS結(jié)構(gòu)抗沖擊性能與破壞機理研究.pdf

1、夾層結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異的力學(xué)性能引起了造船界的關(guān)注，其在船舶與海洋工程及航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍逐漸擴大，與船舶常用的帶有扶強材的單一金屬板相比具有重量輕、抗疲勞、結(jié)構(gòu)形式簡單、良好的吸能、抗腐蝕及抗沖擊能力強、空間利用率高、隔振降噪及濾波等優(yōu)點，隨著對SPS夾層結(jié)構(gòu)研究的深入，SPS夾層板大量應(yīng)用于船舶制造將是一種不可阻擋的趨勢。
　　本文以船用SPS為研究對象，通過對船用SPS結(jié)構(gòu)的受力特點及內(nèi)部應(yīng)力場和位移場進行分析，在合理假設(shè)的

2、基礎(chǔ)上建立了兩種求解SPS夾層板的數(shù)學(xué)模型，運用大量的經(jīng)典理論和有限元計算結(jié)果對兩種理論進行了驗證并運用以上數(shù)學(xué)模型重點研究了船用SPS結(jié)構(gòu)的自由振動、靜態(tài)力學(xué)行為和動態(tài)響應(yīng)問題。此外對SPS夾層板的動靜態(tài)本構(gòu)方程、面/芯脫層問題以及不同SPS夾層板的沖擊動力學(xué)性能進行了一定程度的研究。本文重點研究的內(nèi)容和相關(guān)結(jié)論如下：
　　（1）運用板的平衡運動微分方程推導(dǎo)了忽略芯材質(zhì)量慣性的夾層板的控制方程和含芯材質(zhì)量慣性的夾層板的控制方程，

3、運用權(quán)威的數(shù)值實例和經(jīng)典理論及有限元軟件對兩種模型的準確度和精度進行了驗證，在此基礎(chǔ)上對不同面板和芯材厚度的自由振動以及在正弦載荷、均布載荷、集中力載荷等的位移場進行了分析。在保證理論模型準確的情況下對受脈沖載荷、諧振載荷以及多次連續(xù)加載的有阻尼效應(yīng)和無阻尼效應(yīng)的船用SPS夾層結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)進行了分析，探討了質(zhì)量慣性力和阻尼力對SPS夾層結(jié)構(gòu)的影響。
　?。?）在理論分析的基礎(chǔ)上通過實驗研究了高應(yīng)變率下面板鋼、芯材以及鋼/聚氨酯夾

4、層板的準靜態(tài)和高應(yīng)變率動態(tài)本構(gòu)關(guān)系，得到了能夠準確描述芯材聚氨酯彈性體和鋼/聚氨酯夾層板高應(yīng)變率下的本構(gòu)方程并通過實驗證明了其精度。
　　（3）由于夾層板較易發(fā)生脫層，根據(jù)夾層板的受力特點以及破壞形式，通過給船用SPS結(jié)構(gòu)設(shè)定一個初始脫層，研究船用SPS夾層結(jié)構(gòu)在脫層損傷下結(jié)構(gòu)的自由振動和動態(tài)響應(yīng)。對比分析了完好夾層板和有脫層夾層板的動態(tài)響應(yīng)。為了方便處理LS-DYNA輸出數(shù)據(jù)，作者運用M語言開發(fā)了一個數(shù)據(jù)處理并直觀顯示為三維圖的