波紋夾芯結(jié)構(gòu)在航空領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,對(duì)該結(jié)構(gòu)抗外來(lái)物沖擊性能進(jìn)行研究,對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及維護(hù)具有現(xiàn)實(shí)意義,但是目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究相對(duì)較少,更鮮有綜合而系統(tǒng)分析不同因素對(duì)其防護(hù)性能影響機(jī)理及轉(zhuǎn)變機(jī)制的。本文以2A12鋁合金波紋夾芯板為研究對(duì)象,采用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究靶板在高強(qiáng)度金屬?gòu)椪矒粝碌目箾_擊特性,分析彈體頭部形狀、彈靶沖擊位置、彈體沖擊速度、靶板幾何尺寸等因素對(duì)靶板抗沖擊性能與吸能特性的影響規(guī)律及機(jī)理。首先,利用一級(jí)輕氣炮系統(tǒng)開(kāi)展三種彈體沖擊圓波紋夾芯板和平頭彈沖擊單層板的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,圓波紋夾芯板對(duì)于不同彈體沖擊表現(xiàn)出不同的抗沖擊性能,其抗卵形頭彈沖擊的性能最佳,半球形頭彈次之,抗平頭彈沖擊的性能最差。單層板抗平頭彈沖擊的性能優(yōu)于實(shí)驗(yàn)設(shè)置的圓波紋夾芯板。針對(duì)以上規(guī)律,從彈靶沖擊過(guò)程、靶板失效模式與靶板耗能角度進(jìn)行機(jī)理分析。其次,借助有限元軟件ABAQUS針對(duì)實(shí)驗(yàn)工況建立相應(yīng)的彈靶沖擊模型,通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),數(shù)值預(yù)測(cè)的彈道極限速度與實(shí)驗(yàn)較為接近、彈靶沖擊過(guò)程較為一致,靶板失效模式也吻合較好,驗(yàn)證了本文仿真模型及其參數(shù)的有效性。最后,分別對(duì)彈靶沖擊位置、... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

波紋夾芯結(jié)構(gòu)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

（2）針對(duì)實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行三種彈體沖擊圓波紋夾芯板和平頭彈沖擊單層板的數(shù)值仿真研究，以驗(yàn)證彈靶模型及其參數(shù)的有效性。通過(guò)相關(guān)的文獻(xiàn)調(diào)研，獲得所用材料的力學(xué)性能參數(shù)、本構(gòu)關(guān)系和斷裂準(zhǔn)則以及相應(yīng)的模型參數(shù)，然后分別建立圓波紋夾芯板和單層板受彈體沖擊的彈靶仿真模型并進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到?jīng)_擊后的彈體速度曲線、彈道極限速度以及靶板的變形破壞模式等情況，并與實(shí)驗(yàn)中相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以驗(yàn)證仿真模型及其參數(shù)的有效性。（3）對(duì)波紋夾芯板抗彈體沖擊的各個(gè)影響因素的影響規(guī)律及轉(zhuǎn)變機(jī)制進(jìn)行仿真研究。在驗(yàn)證仿真模型及其參數(shù)有效性的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬的方法拓展研究?jī)?nèi)容，系統(tǒng)性揭示外來(lái)物形狀（彈體頭部形狀）、彈體沖擊速度、彈靶沖擊位置、靶板幾何尺寸等因素對(duì)波紋夾芯板抗沖擊性能以及失效特性的影響規(guī)律及機(jī)理。探索性能最優(yōu)的波紋夾芯板幾何尺寸，為波紋夾芯結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備彈靶沖擊實(shí)驗(yàn)是在河南南陽(yáng)理工學(xué)院高速?zèng)_擊實(shí)驗(yàn)室的一級(jí)輕氣炮系統(tǒng)上進(jìn)炮系統(tǒng)由壓力裝置、發(fā)射裝置、靶艙回收裝置、高速攝像測(cè)速裝置等組成，如。實(shí)驗(yàn)時(shí)將彈體放置于口徑 12.7 mm、長(zhǎng) 1.2 m 的發(fā)射管內(nèi)，高壓氣室中的間膨脹釋壓，推動(dòng)彈體在發(fā)射管中加速以得到實(shí)驗(yàn)所需的初始沖擊速度，并室內(nèi)氮?dú)鈮毫Φ拇笮�，以達(dá)到調(diào)節(jié)彈體發(fā)射速度的目的。彈體經(jīng)過(guò)激光測(cè)速艙進(jìn)行彈靶沖擊，在靶板后設(shè)有緩沖裝置用于彈體及靶板碎片的回收。實(shí)驗(yàn)號(hào)為 FASTCAM SA-Z 的高速攝像機(jī)，用來(lái)記錄彈靶沖擊過(guò)程。本次實(shí)驗(yàn)將的幀率設(shè)定為 60,000 fps，即每 16.7 μs 左右采集一次圖像，并借助 PFV 軟件料處理以獲得彈體沖擊波紋夾芯板以及單層板前后的速度、加速度數(shù)據(jù)以及彈道軌跡變化等。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]立方體破片對(duì)鋁合金板沖擊的數(shù)值仿真[J]. 王軒,路明建,鄧云飛.  中國(guó)機(jī)械工程. 2018(23)
[2]攻角對(duì)卵形頭彈撞擊鋁合金薄板影響的數(shù)值研究[J]. 鄧云飛,袁家俊.  高壓物理學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]一種異形彈撞擊2A12鋁合金薄靶的數(shù)值研究[J]. 賈寶惠,李劍峰,鄧云飛.  機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2018(04)
[4]爆炸載荷作用下波紋夾芯板動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值模擬[J]. 朱健,李飛鵬,李鑫,曲運(yùn)蓮.  太原理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(02)
[5]梯度波紋夾層防護(hù)結(jié)構(gòu)超高速碰撞特性仿真研究[J]. 鄧澤華,郭銳,周昊,唐生勇.  航天器環(huán)境工程. 2018(01)
[6]空中爆炸載荷下梯度波紋夾層板抗爆性能仿真研究[J]. 李勇,程遠(yuǎn)勝,張攀,劉均.  兵工學(xué)報(bào). 2017(06)
[7]7A04-T6高強(qiáng)鋁合金板對(duì)平頭桿彈抗侵徹行為的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[J]. 司馬玉洲,肖新科,王要沛,張偉.  振動(dòng)與沖擊. 2017(11)
[8]填充式波紋夾層結(jié)構(gòu)超高速撞擊特性仿真[J]. 周昊,郭銳,南博華,劉榮忠.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[9]錐角對(duì)錐頭彈侵徹2A12鋁板影響效果的數(shù)值研究[J]. 李劍峰.  兵器材料科學(xué)與工程. 2017(01)
[10]水下沖擊載荷下波紋夾層結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析[J]. 任鵬,田阿利,張偉.  振動(dòng)與沖擊. 2016(23)

碩士論文
[1]鋁合金靶體在偏航斜撞擊下的抗侵徹特性研究[D]. 李劍峰.中國(guó)民航大學(xué) 2017
[2]褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)性能研究[D]. 任永鋒.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2977378