本文關(guān)鍵詞：泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)抗低速?zèng)_擊性能研究

  更多相關(guān)文章： 泡沫鋁 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu) 低速?zèng)_擊

【摘要】：隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)化程度的發(fā)展,金屬泡沫夾芯結(jié)構(gòu)越來越多地出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中,與傳統(tǒng)材料相比,它成本低、質(zhì)量輕,在作為承載結(jié)構(gòu)的同時(shí),還具有優(yōu)秀的緩沖吸能、吸波、隔聲、隔熱、減振等功能,它在航空、航天、醫(yī)療、土建、帆海、汽車等領(lǐng)域都有普遍的應(yīng)用。目前,海內(nèi)外相關(guān)的學(xué)者研究的夾芯板組合大多為同相組合,即復(fù)合材料聚合物泡沫夾芯板,或者是金屬面板和金屬泡沫芯子的夾芯板組合,研究復(fù)合材料面板、金屬泡沫芯子夾芯板組合的相對(duì)較少,在綜合考慮的情況下,復(fù)合材料面板比金屬面板有著更加明顯的優(yōu)勢(shì),它在輕質(zhì)的同時(shí),具有更高的比強(qiáng)度和比剛度,本文將研究復(fù)合材料面板和金屬泡沫組合形成的夾芯結(jié)構(gòu)的抗低速?zèng)_擊性能,結(jié)合試驗(yàn),主要通過數(shù)值模擬的手段,研究了不同面板和芯子組合時(shí)對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗低速?zèng)_擊性能的影響,主要內(nèi)容包括:泡沫鋁材料的壓縮性能研究。對(duì)密度為330kg/m3的閉孔泡沫鋁材料進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)單軸壓縮實(shí)驗(yàn),并對(duì)壓縮過程進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值模擬,結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整數(shù)值模擬的彈塑性參數(shù),使模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合;對(duì)單純的泡沫鋁板及其夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了低速?zèng)_擊模擬,并實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了有限元模型的合理性和可行性。層合板的鋪層順序?qū)ε菽X夾芯板抗低速?zèng)_擊性能的影響。借助ABAQUS的顯式分析,以面板的鋪層順序、沖頭的沖擊能量為變量,對(duì)四種不同鋪層順序面板的夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬,輸出了沖頭與夾芯板的沖擊載荷、沖擊時(shí)間和沖擊過程中能量吸收等沖擊響應(yīng),研究了面板的鋪層順序?qū)τ跊_擊響應(yīng)的影響。將角鋪設(shè)層合板面板的吸能效果與玻璃纖維平紋編織層壓板的吸能效果進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)均具有很好的抗低速?zèng)_擊性能,其中角鋪設(shè)面板的夾芯結(jié)構(gòu)吸能效果最好。泡沫鋁芯子的密度對(duì)夾芯板抗低速?zèng)_擊性能的影響。分別對(duì)密度為3526kg/m、3398kg/m、3330kg/m的閉孔泡沫鋁芯子的夾芯板進(jìn)行了不同能量下低速?zèng)_擊的模擬,研究了泡沫芯子的密度對(duì)抗低速?zèng)_擊性能的影響;沿厚度方向改變了梯度泡沫的排列順序,對(duì)六種不同組合的梯度泡沫夾芯板進(jìn)行低速?zèng)_擊模擬,研究了梯度泡沫夾芯板的抗低速?zèng)_擊性能,發(fā)現(xiàn)將密度最大的泡沫鋁置于上層,密度最小的置于中間,中間密度的放在最下面,梯度泡沫鋁夾芯板具有更好的抗沖擊性能。粘接層損傷破壞過程的研究。使用內(nèi)聚力單元模擬了泡沫鋁和復(fù)合材料面板間的粘接層,對(duì)其進(jìn)行了低速?zèng)_擊模擬,研究了夾芯板在被完全穿透時(shí)粘接層的損傷破壞過程。
【關(guān)鍵詞】：泡沫鋁 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu) 低速?zèng)_擊
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.21;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究的背景及意義11-13
• 1.2 閉孔泡沫鋁宏觀本構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 夾芯結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊研究進(jìn)展15-17
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 泡沫鋁材料的壓縮和低速?zèng)_擊性能研究19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 泡沫鋁的壓縮特性曲線19-20
• 2.3 泡沫鋁壓縮試驗(yàn)20-21
• 2.4 泡沫鋁單軸壓縮的有限元模擬21-24
• 2.4.1 有限元模型的建立21
• 2.4.2 泡沫鋁塑性本構(gòu)的選擇21-23
• 2.4.3 泡沫鋁低速壓縮過程模擬23-24
• 2.5 泡沫鋁及其夾芯結(jié)構(gòu)的低速?zèng)_擊試驗(yàn)24-28
• 2.5.1 試件的準(zhǔn)備24-25
• 2.5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原理25
• 2.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析25-28
• 2.6 泡沫鋁的低速?zèng)_擊模擬28-32
• 2.6.1 模型的建立28
• 2.6.2 泡沫材料破壞準(zhǔn)則的選取28-29
• 2.6.3 泡沫鋁低速?zèng)_擊過程模擬29-32
• 2.6.4 數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吸能量對(duì)比與分析32
• 2.7 本章小結(jié)32-34
• 第3章 不同面板泡沫鋁夾芯板的侵徹過程數(shù)值模擬34-54
• 3.1 引言34
• 3.2 泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)有限元模型的建立34-38
• 3.2.1 幾何模型的建立34-35
• 3.2.2 有限元網(wǎng)格的劃分以及單元的選擇35
• 3.2.3 接觸條件、邊界條件以及載荷的施加35-36
• 3.2.4 材料屬性的賦予以及損傷演化法則的選擇36-38
• 3.3 面板為不同鋪層角度層合板時(shí)的低速?zèng)_擊模擬38-48
• 3.3.1 單向鋪層 [0°]_8面板的夾芯板的沖擊響應(yīng)38-39
• 3.3.2 角鋪設(shè)鋪層 [±45°]_(2S)面板的夾芯板的沖擊響應(yīng)39-42
• 3.3.3 正交鋪層 [0°,90°]_(2S)板的夾芯板的沖擊響應(yīng)42-44
• 3.3.4 準(zhǔn)各向同性鋪層 [0°,45°,90°,-45°]_S面板夾芯板的沖擊響應(yīng)44-46
• 3.3.5 四種不同鋪層角度面板的夾芯板的沖擊響應(yīng)對(duì)比與分析46-48
• 3.4 面板為平紋編織玻璃纖維層壓板時(shí)的沖擊過程仿真48-50
• 3.5 不同面板夾芯結(jié)構(gòu)的沖擊破壞過程對(duì)比與分析50-52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第4章 不同密度泡沫鋁芯子的夾芯板抗低速?zèng)_擊性能研究54-72
• 4.1 引言54
• 4.2 面板的選擇54-55
• 4.3 不同密度泡沫鋁芯子夾芯板的沖擊過程模擬55-58
• 4.3.1 50J沖擊能量下的響應(yīng)55-56
• 4.3.2 100J沖擊能量下的響應(yīng)56-57
• 4.3.3 200J沖擊能量下的響應(yīng)57-58
• 4.4 梯度泡沫鋁芯子夾芯板的沖擊過程模擬58-66
• 4.4.1 有限元模型的建立58-59
• 4.4.2 梯度泡沫鋁夾芯板在 50J沖擊能量下的沖擊響應(yīng)59-60
• 4.4.3 梯度泡沫鋁夾芯板在 100J沖擊能量下的沖擊響應(yīng)60-61
• 4.4.4 梯度泡沫鋁夾芯板在 200J沖擊能量下的沖擊響應(yīng)61-62
• 4.4.5 梯度泡沫鋁夾芯板的沖擊損傷分析與吸能效果對(duì)比62-66
• 4.5 含界面單元的泡沫鋁夾芯板低速?zèng)_擊過程模擬66-70
• 4.5.1 內(nèi)聚力模型66-67
• 4.5.2 有限元模型的建立67-68
• 4.5.3 有限元計(jì)算68-70
• 4.6 本章小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 致謝79

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本文編號(hào)：521235