沖擊作用下殼結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng).pdf

1、隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于安全及防護問題越來越重視，而薄壁殼體結(jié)構(gòu)，由于其獨特的幾何構(gòu)型可以在很少質(zhì)量的情況下提供優(yōu)異的空間并有足夠的結(jié)構(gòu)防護能力。本文以半球殼、球殼為研究對象，研究其組合結(jié)構(gòu)形式的吸能形式，開展了半球殼、充液半球殼、雙層流液球殼以及球殼陣列在沖擊作用下的動力響應(yīng)及其吸能能力。進行了半球殼、充液半球殼及其組合結(jié)構(gòu)的實驗研究，獲得了沖擊力時程曲線及其變形模式，研究了徑厚比對于殼體的變形模式、頂點位移和接觸力峰值的影響。利用數(shù)

2、值模擬考察半球殼接觸力、頂點位移以及能量吸收這三個指標(biāo)，研究了徑厚比、落錘質(zhì)量和動量對內(nèi)空半球殼動態(tài)響應(yīng)的影響，對比了兩類充液半球殼組合結(jié)構(gòu)的耐撞性，并通過兩個能量吸收評估指標(biāo)（比吸能和壓縮力效率）綜合分析三類結(jié)構(gòu)的耐撞性。
　　本研究運用數(shù)值模擬對金屬空心球陣列的沖擊動力響應(yīng)及吸能能力進行了分析。討論了沿沖擊方向相對密度均勻（UNI）、相對密度周期性增加(INC)、相對密度周期性減小(DEC)的金屬空心球陣列在不同沖擊速度下(1

3、0m/s、50m/s、100m/s和150m/s)的動態(tài)響應(yīng)。得到了三種模型在四種沖擊速度下的變形模式以及沖擊端和固定端的名義應(yīng)力-應(yīng)變曲線，通過將三種模型的密實化應(yīng)變能和理想能量吸收效率進行比較得到了在四種沖擊速度下最佳的吸能結(jié)構(gòu)。通過實驗和數(shù)值模擬分析得到以下結(jié)論：⑴內(nèi)空半球殼沖擊作用下的變形過程可以分為三個階段:殼體頂點局部壓平階段，軸對稱向內(nèi)凹陷階段以及多邊形變形階段;隨著徑厚比的增加，半球殼頂點位移增大，接觸力減小，未壓縮區(qū)域

4、會發(fā)生較明顯的橫向擴展。落錘動量變化會改變半球殼的動態(tài)響應(yīng)時間。在小能量沖擊下，如果落錘質(zhì)量相同，則半球殼的動態(tài)響應(yīng)時間基本一致。⑵充液半球殼組合結(jié)構(gòu)沖擊作用下的變形過程可以分為四個階段:局部變平階段;軸對稱向內(nèi)凹陷階段;凹陷區(qū)域熨平階段;變形恢復(fù)階段。對比三種結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)雙層充液半球殼是一種可靠的防護結(jié)構(gòu)。⑶三種形式相對密度分布的金屬球形陣列就密實化應(yīng)變能而言在150m/s時DEC模型最佳，UNI模型在另三種沖擊速度下最佳;就理想能量吸收