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空中爆炸载荷作用下波纹杂交夹层板动态响应研究

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

2 空中爆炸载荷作用下波纹杂交夹层板动态响应研究

2.1 引言

2.2 有限元分析模型

2.3 数值模型验证

2.4 数值结果与分析

2.5 本章小结

3 空中爆炸载荷作用下梯度波纹杂交夹层板动态响应研究

3.1 引言

3.2 梯度波纹夹层板动态响应研究

3.3 梯度波纹杂交夹层板动态响应研究

3.4 本章小结

4 冲击波与破片联合作用下波纹杂交夹层板动态响应研究

4.1 引言

4.2 计算模型

4.3 数值结果与分析

4.4 本章小结

5 全文总结

5.1 全文工作及主要结论

5.2 本文工作的主要创新点

5.3 未来研究工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文

附录2 攻读学位期间参与的主要科研项目

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摘要

由于夹层结构具有轻质、高强度和良好的抗爆性等优异的性能,因此其被应用于各种交通运输工具,例如飞机、动车和舰船等。舰船防护结构的性能直接关系到舰船的生命力,对于波纹杂交夹层板这种新型防护结构,需要准确地评估其抗爆性能,因此对其在空中爆炸冲击波作用以及冲击波与破片联合作用下的力学行为进行研究具有重要意义。
  本研究主要内容包括:⑴以波纹杂交夹层板结构为对象,采用有限元软件Autodyn对其在空爆载荷作用下的响应进行数值模拟研究。数值模拟结果与实验测量吻合良好。在此基础上,讨论了爆距和填充方式对耦合面压力、面板的变形和速度响应以及结构吸能特性的影响。结果表明,不同填充方式的杂交夹层板抗爆性能从优到劣依次为:全填充、迎爆面填充、背爆面填充和无填充,而结构的总吸能恰好按上述顺序逐渐增大。⑵分别以梯度波纹夹层板结构和梯度波纹杂交夹层板结构为对象,采用 Autodyn软件对其在空爆载荷作用下的响应进行数值仿真研究。分析了不同芯层排列对梯度波纹夹层板的响应模式和各部件吸能的影响,得到了具有最佳抗爆性能的芯层排列组合。讨论了不同填充方式对梯度波纹杂交夹层板的响应模式、变形和各部件吸能的影响,研究表明只有第一层填充泡沫的梯度波纹杂交夹层板的下面板变形最小。⑶以波纹杂交夹层板结构为对象,采用有限元软件LS-DYNA对其在冲击波与破片联合作用下的响应进行数值模拟。分析了其在不同载荷作用下的变形/失效模式,并与三种等效结构的抗联合毁伤性能进行了对比,研究了面板厚度搭配对其抗联合毁伤性能的影响,得到了波纹杂交夹层板的抗联合毁伤性能从全填充、迎爆面填充到背爆面填充逐渐降低的规律,最后讨论了波纹杂交夹层板的能量吸收特性。

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