本文關(guān)鍵詞：泡沫鋁夾層板抗侵徹性能研究

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【摘要】：泡沫鋁夾層板因其擁有質(zhì)輕、高比剛度、高比強度和優(yōu)越的吸能效率,在汽車、航空航天、建筑、船舶制造、船舶防護等行業(yè)得到了廣泛的應用。作為一種抗沖擊復合材料,不可避免地遭受各種彈體和抨擊物的沖擊,因此只有掌握其抗侵徹性能,才能使其發(fā)揮自身的防護能力。本文首先對閉孔泡沫鋁材料在準靜態(tài)條件下進行壓縮實驗,得到泡沫鋁夾層板芯層的壓縮本構(gòu)模型參數(shù)。其次在對Q235鋼板抗侵徹模型進行正確數(shù)值模擬驗證的基礎(chǔ)上,得到其正確本構(gòu)參數(shù)并總結(jié)相關(guān)參數(shù)對其抗侵徹性能影響。再次,在對泡沫鋁夾層板有限元仿真計算正確驗證的基礎(chǔ)上,基于泡沫鋁和鋼板本構(gòu)參數(shù)建立了以Q235鋼為面板,泡沫鋁材料為芯層的泡沫鋁夾層板有限元模型。分析了動態(tài)沖擊過程、夾層板的塑性變形、彈體剩余速度曲線以及夾層板的吸能性能。最后展開對泡沫鋁夾層板抗侵徹性能相關(guān)參數(shù)研究,為泡沫鋁夾層板在不同情況下的抗侵徹特征和優(yōu)化設計提供計算基礎(chǔ)。具體研究內(nèi)容如下:(1)開展了不同密度的泡沫鋁在準靜態(tài)條件下的壓縮實驗,研究了泡沫鋁材料的彈性模量、屈服平臺強度、屈服平臺長度與其材料密度的關(guān)系;分析了閉孔泡沫鋁在壓縮過程中的變形與破壞模式;研究了密度對其泡沫鋁材料吸能性能的影響;運用理論公式對泡沫鋁實驗數(shù)據(jù)進行擬合,得到了可靠的泡沫鋁壓縮本構(gòu)模型參數(shù)。(2)根據(jù)文獻中鋼板抗侵徹性能實驗數(shù)據(jù),結(jié)合Johnson-Cook本構(gòu)模型修正了Q235鋼的本構(gòu)參數(shù),運用LS-DYNA軟件對其在相應工況條件下進行數(shù)值模擬。對比仿真結(jié)果與實驗結(jié)果,驗證了有限元分析鋼板抗侵徹性能的可靠性,為后續(xù)泡沫鋁夾層板抗侵徹性能研究提供面板材料的本構(gòu)參數(shù)。同時重點分析了鋼板的分層效應、層間間隙以及不同彈體頭部形狀等參數(shù)對鋼板結(jié)構(gòu)抗侵徹性能的影響。(3)基于文獻中泡沫鋁夾層板仿真與實驗,建立相應計算模型,完成不同彈體侵徹泡沫鋁夾層板動態(tài)過程數(shù)值模擬,通過與文獻中實驗和仿真結(jié)果對比,驗證了有限元模型的可靠性。然后基于泡沫鋁和鋼板的本構(gòu)參數(shù),建立了面板為Q235鋼板,芯層為泡沫鋁材料的泡沫鋁夾層板有限元模型。分析了在沖擊載荷作用下夾層板各部分隨時間變化過程的破壞形態(tài),彈體速度時間歷程曲線和夾層板吸收能量過程,泡沫鋁夾層板各部分的塑性變形曲線,以及彈體沖擊速度和彈體頭部形狀對剩余速度、夾層板的塑性變形和吸能性能的影響。(4)利用LS-DYNA有限元軟件,展開對泡沫鋁夾層板抗侵徹性能相關(guān)參數(shù)研究。重點分析了泡沫鋁夾層板面板厚度、芯層厚度、芯層密度、面板順序以及不同彈體頭部形狀等參數(shù)對泡沫鋁夾層板抗侵徹性能的影響。為泡沫鋁夾層板在不同情況下的抗侵徹特征和優(yōu)化設計提供計算基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33

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本文編號：1303170