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蜂窝夹芯三明治板准静态抗侵彻性能研究
| 论文题名： | 蜂窝夹芯三明治板准静态抗侵彻性能研究 |
| 关键词： | 蜂窝夹芯三明治板;抗侵彻性能;穿孔失效;汽车碰撞;冲击损伤 |
| 摘要： | 铝蜂窝结构是一种典型的多孔结构。由于其具有质量轻、高比刚度、高比强度以及良好的隔热隔噪等突出性能脱颖而出，在航空航天，国防，以及汽车工业领域得到广泛的应用。蜂窝夹芯三明治板是一种具有良好的承力吸能特性的轻量化结构，在汽车行业具有广泛的应用前景。而从安全角度考虑，三明治结构都会受到由于鸟撞，冰雹，工具掉落，汽车奔驰，冲击波以及汽车碰撞引发的高速运行的石子碎片等引起的局部冲击损伤。三明治结构受到冲击后其性能则直接影响结构的完整性和安全性。因此，研究三明治结构的抗侵彻性能对于其在车身结构设计中得到更好的推广与应用具有十分重要的意义。 本文采用实验研究和数值仿真相结合的方法，对蜂窝夹芯三明治板的抗侵彻性能和局部穿孔失效机理开展了一系列的研究工作： (1)开展单层面板和蜂窝夹芯三明治板的准静态局部侵彻实验，探究包括面板厚度、蜂窝夹芯高度、铝箔厚度以及六角蜂窝的大小的不同几何参数对蜂窝夹芯三明治板抗侵彻性能的影响。实验结果表明，增大面板厚度、六角蜂窝的大小以及降低蜂窝夹芯高度、减小铝箔厚度能够明显提高蜂窝夹芯三明治板的抗侵彻性能和吸能特性。 (2)建立蜂窝夹芯三明治板侵彻有限元模型，通过仿真结果与实验结果对比，验证了有限元模型的有效性。基于验证的有限元模型，对比分析了空气夹芯三明治板和蜂窝夹芯三明治板抗侵彻性能，突出了蜂窝夹芯三明治板的优异性能。并探究了边界约束、压头大小以及压头形状对蜂窝夹芯三明治板抗侵彻性能的影响。 (3)提出一种仿生多级蜂窝夹芯三明治板结构，对比分析了多级蜂窝与传统蜂窝夹芯三明治板抗侵彻性能；并针对多级蜂窝结构的结构参数，开展了不同密度多级蜂窝夹芯三明治板的抗侵彻性能研究；最后分析了边界约束、压头大小以及压头形状对多级蜂窝夹芯三明治板抗侵彻性能的影响。研究结果表明，多级蜂窝夹芯的结构参数γ、密度对多级蜂窝夹芯三明治板的性能影响较大。零级蜂窝夹芯三明治板吸收的能量较多，但受到的损伤、失效更大。一级蜂窝夹芯三明治板吸收的能量低于零级蜂窝夹芯三明治板，但损伤面积、变形程度较小。 |
| 作者： | 李银凤 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 孙光永 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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