【摘要】：薄壁圓柱殼作為一種高比剛度、高比吸能的輕質(zhì)結(jié)構(gòu),在航空航天、汽車工業(yè)、高速列車等軍事和民用領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。在爆炸載荷作用下,結(jié)構(gòu)可能發(fā)生較大的塑性變形甚至破壞,本文以實驗研究為基礎(chǔ),結(jié)合理論與數(shù)值模擬詳細(xì)分析了橫向爆炸載荷下薄壁圓柱殼的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律,主要工作如下:(1)利用彈道沖擊擺錘系統(tǒng)對橫向爆炸載荷下薄壁圓柱殼的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了實驗研究。通過13種工況分析了試件的幾何參數(shù)與TNT藥量、裝藥距離對薄壁圓柱殼最終變形模態(tài)與跨中撓度的影響。實驗結(jié)果表明:薄壁圓柱殼在橫向爆炸載荷下有三種變形模式:局部凹陷塑性變形,迎爆面整體彎曲大撓度變形以及撕裂破壞;當(dāng)結(jié)構(gòu)的壁厚、TNT藥量以及TNT裝藥距離一定時,隨著圓柱殼直徑增大其跨中撓度和變形范圍增大;當(dāng)圓柱殼的直徑、TNT藥量以及TNT裝藥距離一定時,隨著試件壁厚增大其跨中撓度和變形范圍減小;當(dāng)結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)一定時,隨著TNT裝藥距離的減小,圓柱殼的變形區(qū)域和跨中撓度增大;當(dāng)TNT裝藥距離不變時,隨著TNT藥量減小,圓柱殼的變形區(qū)域和跨中撓度減小。(2)對有限長薄壁圓柱殼在橫向爆炸載荷下的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了理論分析�；诩僭O(shè)的爆炸載荷場和模態(tài)形狀函數(shù),采用理想塑性地基上剛塑性梁模型和模態(tài)分析法對薄壁圓柱殼在橫向爆炸載荷作用下的大撓度變形進(jìn)行了理論分析,建立了跨中撓度的模態(tài)解,并分析了圓柱殼的幾何參數(shù)、沖量與不同的模態(tài)形狀函數(shù)對其跨中撓度的影響。結(jié)果表明:圓柱殼跨中永久撓度的理論結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好,驗證了理論模型的合理性;線性模態(tài)形狀函數(shù)與余弦模態(tài)形狀函數(shù)對跨中撓度無顯著影響;圓柱殼的長徑比、壁厚及沖量對圓柱殼的跨中永久撓度有較大影響。(3)通過有限元軟件ABAQUS對實驗中的9種典型工況進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了各個結(jié)構(gòu)參數(shù)(直徑、壁厚)及載荷條件對薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)的變形模式和抗沖擊性能的影響。結(jié)果表明:圓柱殼最終變形模式和跨中永久撓度的數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。在結(jié)構(gòu)直徑和脈沖載荷一定時,隨著圓柱殼壁厚的增大,跨中撓度減小;在壁厚和脈沖載荷一定時,隨著直徑的增大,跨中撓度增大;在直徑和壁厚一定時,隨著脈沖載荷的增大,跨中撓度增大。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O38

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