【摘 要】
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本文采用实验和数值仿真相结合的方法,对分层密度梯度金字塔点阵夹芯板的静/动态平压性能和抗气爆性能进行了分析。首先,设计并制备了多层不锈钢金字塔点阵夹芯板,通过改变点阵芯杆横截面尺寸实现各芯层密度梯度变化。利用INSTRON材料试验机分别对均匀密度和分层梯度密度点阵夹芯板进行了准静态平压实验,得到结构反力-位移变化曲线。利用ABAQUS有限元软件对5种密度梯度夹芯板准静态平压实验进行了数值仿真,讨论
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本文采用实验和数值仿真相结合的方法,对分层密度梯度金字塔点阵夹芯板的静/动态平压性能和抗气爆性能进行了分析。首先,设计并制备了多层不锈钢金字塔点阵夹芯板,通过改变点阵芯杆横截面尺寸实现各芯层密度梯度变化。利用INSTRON材料试验机分别对均匀密度和分层梯度密度点阵夹芯板进行了准静态平压实验,得到结构反力-位移变化曲线。利用ABAQUS有限元软件对5种密度梯度夹芯板准静态平压实验进行了数值仿真,讨论了层间密度梯度变化对结构平压性能的影响。其次,利用大直径Hopkinson压杆装置对多层点阵夹芯板进行了动态冲击性能实验测试,分析了结构在动态冲击过程中的变形和入射杆受力历程。采用ABAQUS软件对结构动态冲击实验进行了数值仿真,通过与实验结果对比验证了仿真模型的可靠性。分析结果表明,均匀点阵夹芯结构在变形过程中受中间面板影响较大,ABC梯度点阵夹芯结构的变形过程取决于芯层相对密度顺序,与中间面板无关。最后,对多层梯度金字塔点阵夹心板在气爆载荷作用下的动态响应进行了有限元仿真分析。通过Con Wep算法对结构施加爆炸载荷,选取结构背板中心残余挠度、边界支撑处反力作为抗爆性能评价指标,对6种不同相对密度配比下的点阵夹芯板进行了抗爆性能分析,并讨论了结构各组成部分的能量吸收。结果表明,芯子密度逐渐增强的构型具有最优的抗爆性能。对密度逐渐增强的夹芯板在不同爆距及不同装药量下的残余挠度和边界支撑处反力进行了分析,并利用ORIGIN软件拟合了背板挠度和爆距及装药量之间的经验公式。本文所得结果可以为轻量化结构设计和工程应用提供理论参考。
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