2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、超輕多孔金屬作為理想吸能材料,因其輕質(zhì)、具有較高的吸能特性等優(yōu)點(diǎn),近年來被逐步應(yīng)用于航空航天飛行器、高速軌道車輛、汽車、艦船等領(lǐng)域和重要建筑物的吸能緩沖、減震裝置上。其主要使用形式之一是由高空隙率多孔金屬為芯層構(gòu)成夾芯結(jié)構(gòu)。典型的夾芯結(jié)構(gòu)由上下兩層復(fù)合材料或金屬面板和多孔芯層(格柵、金屬泡沫和點(diǎn)陣材料等)組成。面板提供給結(jié)構(gòu)較高的抗彎曲和拉伸強(qiáng)度,而多孔芯層材料所特有的細(xì)觀結(jié)構(gòu)可以在幾乎恒應(yīng)力條件下產(chǎn)生大的塑性變形,從而在變形過程中耗散

2、大量的能量。此類結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)功能性(如能量吸收、隔熱隔音、電磁屏蔽等)要求的場(chǎng)合。這種結(jié)構(gòu)在強(qiáng)動(dòng)載荷作用下的良好性能引起了學(xué)術(shù)界和工程界的極大關(guān)注,已成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界研究的焦點(diǎn)。但是,該領(lǐng)域的研究仍處于起步階段,許多工作還很不完善。因此,有必要對(duì)撞擊載荷下多孔金屬夾芯板的動(dòng)力響應(yīng)作進(jìn)一步系統(tǒng)深入的研究。
   本文應(yīng)用泡沫金屬子彈撞擊加載的方式研究了固支夾芯方板和等質(zhì)量實(shí)體方板的動(dòng)力響應(yīng)。從實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬方面開

3、展了系統(tǒng)的工作。取得如下重要成果:實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),泡沫鋁子彈撞擊下,夾芯板的變形主要集中在子彈作用的中心區(qū)域。前面板主要表現(xiàn)為子彈作用區(qū)域的壓入變形,其失效模式分為壓入失效和侵徹失效。芯層的變形在中心區(qū)域可分為壓縮失效和剪切失效,在與中心區(qū)域較近的周邊區(qū)域有較小的壓縮,而在接近固支邊的區(qū)域則幾乎沒有壓縮變形。后面板的變形為非彈性大變形,中心點(diǎn)撓度最大,部分試件在中心點(diǎn)周圍伴有花瓣形的變形,周邊撓度最小,整體變形為穹形。通過與準(zhǔn)靜態(tài)加載實(shí)驗(yàn)

4、結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn),動(dòng)態(tài)加載下板的主要塑性變形發(fā)生在泡沫子彈撞擊區(qū)域,而且變形是連續(xù)的。而準(zhǔn)靜態(tài)壓縮下在壓頭的周邊和固支邊,板的傾角不同,這些位置存在明顯的靜態(tài)塑性鉸。參數(shù)研究(包括沖量、面板厚度、芯層厚度及芯層密度對(duì)結(jié)構(gòu)變形/失效的影響)表明,與等質(zhì)量的實(shí)體板相比,多孔金屬夾芯板具有優(yōu)越的抗撞擊性能,同時(shí)在本文研究的兩種不同芯層等質(zhì)量的夾芯板中蜂窩鋁夾芯板又優(yōu)于泡沫鋁夾芯板。可見,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中適當(dāng)采用蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)可以達(dá)到較好的抗撞擊效果。

5、結(jié)果還表明,結(jié)構(gòu)響應(yīng)對(duì)子彈沖量和芯層密度比較敏感,后面板中心點(diǎn)的永久變形與泡沫子彈沖量或芯層密度近似成線性關(guān)系?;贔leck等關(guān)于爆炸載荷下固支夾芯梁和固支夾芯圓板的動(dòng)力響應(yīng)的理論分析,以及關(guān)于中心撞擊加載下固支夾芯梁的動(dòng)力響應(yīng)分析,本文將泡沫子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的變形過程分為三個(gè)階段,分別是前面板獲得沖量階段、芯層壓縮階段和夾芯結(jié)構(gòu)的整體動(dòng)力響應(yīng)階段。建立了泡沫金屬子彈撞擊下多孔金屬夾芯方板的剛塑性分析模型,得到了響應(yīng)時(shí)間和后面

6、板的最大撓度,分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。在此基礎(chǔ)上研究了子彈加載半徑、芯層密度及芯層厚度對(duì)固支夾芯板最終撓度的影響。結(jié)果表明,增加芯層密度能夠提高結(jié)構(gòu)的抗撞擊能力;芯層厚度與板的半邊長的比值(C/L)大約為0.12時(shí),結(jié)構(gòu)后面板的最終撓度最小,表現(xiàn)出較好的承載能力。應(yīng)用有限元程序LS-DYNA.970在HP-J6750工作站上模擬了泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的動(dòng)力響應(yīng)的全過程。數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比充分驗(yàn)證了本文建立的有限元模型

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