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钢/尼龙夹层板的压缩力学性能研究
| 论文题名： | 钢/尼龙夹层板的压缩力学性能研究 |
| 关键词： | 夹层板;力学性能;应力应变;动态压缩;数值模拟;复合材料 |
| 摘要： | 夹层板是一种特殊的复合材料，通常是三明治结构，由比较薄的面板与比较厚的芯材胶接而成，具有质量轻、比刚度与比强度大、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音和隔热等优点。但是截至目前，大多数研究集中在蜂窝夹层板和纤维增强复合材料，研究以新型材料为芯材的夹层板的工作较少。为此，本文采用具有优良力学性能的PA66型尼龙作为芯材合成钢/尼龙夹层板，并对其在准静态和动态条件下的压缩力学性能进行了研究。本文的主要研究内容和方法包括： (1)钢材面板和尼龙芯材的准静态拉伸力学性能研究。设计了准静态拉伸的实验方案，测定了钢材和尼龙芯材在准静态条件下的拉伸应力应变曲线。通过实验获得了钢材和芯材的屈服强度，弹性模量等参数，为后续的动态实验和仿真提供了必不可少的参数。 (2)基于准静态压缩实验，测得面板、尼龙以及不同厚度比的夹层板之应力应变曲线，通过曲线拟合得到了夹层板的准静态压缩本构模型，该模型与夹层板的厚度比相关，在厚度比为0.1～2的范围内具有较高的精度，可用于预测此类夹层板的准静态压缩应力应变本构关系，从而指导夹层板的设计和生产。 (3)钢/尼龙夹层板动态压缩力学性能研究。利用江苏科技大学力学实验室的SHPB实验装置研究，并对比分析了钢/尼龙夹层板及其面板和芯材的动态压缩力学性能，实验结果表明三者均为应变率敏感材料，其压缩屈服强度随应变率的增大而提高；而在相同应变率下，钢/尼龙夹层板的压缩屈服强度与其面板-芯材厚度比呈正相关关系，但其上限值受尼龙芯材的材料特性控制，另外将相同厚度比的钢/尼龙夹层板的不同厚度的面板作为受冲击面时夹层板的应力应变本构关系基本相同。 (4)基于 LS-DYNA有限元程序对钢/尼龙夹层板的动态压缩过程进行数值模拟，重点考察材料的应变率敏感性以及应变率效应对钢/尼龙夹层板动态力学性能的影响规律，并在此基础上通过对影响参数的分析，拟合得到了钢/尼龙夹层板的计及厚度比的动态压缩本构模型。 |
| 作者： | 卢卫彬 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 刘建华;沈超明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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