鑒于泡沫鋁材料優(yōu)異的吸能特性和三明治型組合構(gòu)件在強(qiáng)度、剛度上的優(yōu)勢,針對分層結(jié)構(gòu)為鋼板-泡沫鋁芯層-鋼板的100 mm厚抗爆組合板進(jìn)行了裝藥量為1.0 kg TNT的接觸爆炸試驗,考察了組合板在接觸爆炸條件下的變形及破壞情況,并對組合板的變形破壞過程進(jìn)行了理論分析和數(shù)值模擬。研究表明,組合板承受接觸爆炸荷載時,主要通過局部壓縮變形和整體彎曲變形吸收耗散能量,上下面板與芯層間易發(fā)生剝離現(xiàn)象。鋼板相同時適當(dāng)增大泡沫鋁芯層厚度,泡沫鋁芯層相同時增加鋼板厚度,均可減小組合板承受接觸爆炸沖擊荷載時產(chǎn)生的變形破壞,提高其抗爆性能。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2017,36(13)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

組合板簡圖

間采用環(huán)氧樹脂與固化劑1∶1混合物黏結(jié)，兩端采用M20螺栓連接，如圖1所示，組合板橫截面圖如圖2所示。鋼板與泡沫鋁的材料參數(shù)如表1所示。圖1組合板簡圖Fig．1Schematicdiagramofthesandwichpanel(a)(b)圖2組合板橫截面圖Fig．2Crosssectionofthesandwichpanel表1組合板材料參數(shù)Tab．1Materialparametersofthesandwichpanel材料密度/(kg·m－3)彈性模量/MPa屈服強(qiáng)度/MPa剪切強(qiáng)度/MPaQ235B鋼7．85×1032．1×105285泡沫鋁0．4×1033801．961．11．2試驗設(shè)計與實施試驗布置如圖3所示。用上下角鋼將組合板固定在距離為1000mm的支座上，防止組合板出現(xiàn)大幅振動或較大的水平位移。將1．0kgTNT裝藥放置于組合板上表面中心處引爆。圖3試驗布置圖Fig．3Placementoftheexplosionexperiments1．3試驗結(jié)果與分析1．0kgTNT裝藥接觸爆炸后，鋼板夾泡沫鋁組合板發(fā)生了較大程度的變形破壞，如圖4、圖5所示。組合板上表面產(chǎn)生近似圓形破口，直徑約為18cm。芯層泡沫鋁發(fā)生破碎，組合板中心處泡沫鋁破碎現(xiàn)象最為嚴(yán)重，凹陷深度約為5cm。除了局部破壞以外，組合板在爆炸中同時產(chǎn)生了約22cm的整體彎曲變形，下層面板雖然出現(xiàn)了較大的塑性變形，但未出現(xiàn)破口，組合板未發(fā)生貫穿破壞。(a)整體圖(b)局部圖圖4組合板迎爆面變形破壞圖Fig．4Deformationandfailureofthefrontsurface(a)整體圖(b)局部圖圖5組合板背爆面變形破壞圖Fig．5Deformationandfailureofthebacksurface由此可見，鋼板夾泡沫鋁組合板承受接觸爆炸荷載時，響應(yīng)主要為局部破壞和整體彎曲變形。在爆炸過程中，組合板中央位置承受局部接觸爆炸沖擊荷載，導(dǎo)致上層面板產(chǎn)生破口。泡沫鋁被壓實出現(xiàn)破碎，芯層與上下面板間發(fā)生剝離，組合

thesandwichpanel材料密度/(kg·m－3)彈性模量/MPa屈服強(qiáng)度/MPa剪切強(qiáng)度/MPaQ235B鋼7．85×1032．1×105285泡沫鋁0．4×1033801．961．11．2試驗設(shè)計與實施試驗布置如圖3所示。用上下角鋼將組合板固定在距離為1000mm的支座上，防止組合板出現(xiàn)大幅振動或較大的水平位移。將1．0kgTNT裝藥放置于組合板上表面中心處引爆。圖3試驗布置圖Fig．3Placementoftheexplosionexperiments1．3試驗結(jié)果與分析1．0kgTNT裝藥接觸爆炸后，鋼板夾泡沫鋁組合板發(fā)生了較大程度的變形破壞，如圖4、圖5所示。組合板上表面產(chǎn)生近似圓形破口，直徑約為18cm。芯層泡沫鋁發(fā)生破碎，組合板中心處泡沫鋁破碎現(xiàn)象最為嚴(yán)重，凹陷深度約為5cm。除了局部破壞以外，組合板在爆炸中同時產(chǎn)生了約22cm的整體彎曲變形，下層面板雖然出現(xiàn)了較大的塑性變形，但未出現(xiàn)破口，組合板未發(fā)生貫穿破壞。(a)整體圖(b)局部圖圖4組合板迎爆面變形破壞圖Fig．4Deformationandfailureofthefrontsurface(a)整體圖(b)局部圖圖5組合板背爆面變形破壞圖Fig．5Deformationandfailureofthebacksurface由此可見，鋼板夾泡沫鋁組合板承受接觸爆炸荷載時，響應(yīng)主要為局部破壞和整體彎曲變形。在爆炸過程中，組合板中央位置承受局部接觸爆炸沖擊荷載，導(dǎo)致上層面板產(chǎn)生破口。泡沫鋁被壓實出現(xiàn)破碎，芯層與上下面板間發(fā)生剝離，組合板整體抗彎剛度大幅下降，進(jìn)而出現(xiàn)較大的整體彎曲變形。2理論分析為簡化分析，將組合板構(gòu)件視為理想剛塑性模型，將TNT裝藥爆炸視為瞬時爆轟。由于爆熱對構(gòu)件產(chǎn)生的影響與荷載對構(gòu)件產(chǎn)生的作用相比要小的多，因此忽略爆熱影響。以沖量的形式分析接觸爆炸荷載，鑒于接觸爆炸的特點，在裝藥半徑以外區(qū)域，沖量對?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋼板夾泡沫鋁組合板抗爆性能研究[J]. 夏志成,王曦浩,趙躍堂,龔華棟,孔新立.  振動與沖擊. 2017(02)
[2]泡沫鋁芯體沖擊力學(xué)性能試驗研究[J]. 何頂頂,黃躍平,韓曉林.  工程與試驗. 2008(03)

博士論文
[1]泡沫鋁材料的吸能與防爆特性研究[D]. 劉歡.東北大學(xué) 2014



本文編號：3586062