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空中近场爆炸载荷下泡沫铝波纹杂交夹层板动态响应研究
| 论文题名： | 空中近场爆炸载荷下泡沫铝波纹杂交夹层板动态响应研究 |
| 关键词： | 舰船结构;波纹杂交夹层板;泡沫铝填充;空中近场爆炸;动态响应;抗爆性能 |
| 摘要： | 泡沫铝是一种高孔隙率和轻质高强的泡沫材料，在爆炸冲击载荷下具有良好的缓冲吸能特性，而钢质波纹夹层板的刚度和承载能力较高，将泡沫铝材料填充至波纹夹层板芯层的孔隙中，可形成一种新型的舰船防护结构—泡沫铝波纹杂交夹层板。这种新型防护结构在空中近场爆炸载荷以及冲击波与破片联合载荷作用下的动态响应特性有必要开展研究，相关研究成果可为该结构在舰船工程领域的应用提供技术支撑。本文的主要工作如下： （1）以泡沫铝填充杂交夹层板为研究对象，对其在空中近场爆炸载荷下的动态响应进行了实验研究，共计8个模型实验。分析统计了结构各部件的变形和失效模式，研究了填充物密度和爆距对杂交夹层板抗爆性能的影响，并与等质量的波纹夹层板和PVC填充杂交夹层板进行了对比。结果表明填充泡沫铝能改善结构的变形特征，降低上、下面板的塑性变形，且泡沫铝密度越高，对结构抗爆性能的提升越有效。 （2）利用有限元软件AUTODYN对泡沫铝杂交夹层板在空爆载荷下的动态响应进行了数值模拟。分析了结构的动态响应过程，从结构的耦合面压力、面板中心点速度、塑性变形和能量吸收等方面对泡沫铝杂交夹层板的抗爆性能进行了分析。结果表明：增加爆距能明显降低耦合面的冲击波压力和冲量峰值，改变芯层配置和填充物密度对耦合面的压力峰值没有影响，而对面板的速度响应和塑性变形影响较大。 （3）仍然以泡沫铝填充杂交夹层板为研究对象，对其在冲击波与破片联合作用下的动态响应进行了实验研究，共计6个模型实验。探讨了泡沫铝密度和芯层配置对杂交夹层板抗毁伤能力的影响，分析了不同爆距下波纹夹层板的毁伤特性，并与冲击波单独作用下结构的抗毁伤性能进行了对比分析。结果表明：联合作用下结构的毁伤程度大幅度恶化。相比于剩余冲击波，预制破片是结构产生毁伤的主要载荷。 本文的研究工作为泡沫铝杂交夹层板的抗爆性能设计提供了有益的参考。 |
| 作者： | 张长仔 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 程远胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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