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波纹夹芯板和结构的压缩与冲击吸能特性研究
| 论文题名： | 波纹夹芯板和结构的压缩与冲击吸能特性研究 |
| 关键词： | 波纹夹芯板;结构特点;数值模拟;失效模式;压缩性能;冲击特性;吸能特性 |
| 摘要： | 波纹夹芯板由于其质轻、高强、易成型且制造成本低,尤其是吸能和抗冲击方面的优势而广泛应用于航空航天、船舶等交通运输工具。一般的波纹夹芯板由两层面板和轻质的刚度较大的芯子组成。近年来,波纹夹芯板引起了大家的广泛关注,这种结构轻质、高强,很容易加工制造,能够很大的减少占据空间,有效地降低振动和噪声带来的危害,同时还能增强热绝缘性,具有良好的抗冲击性能和吸能特性。该结构已在航空飞机腹板、舰船地板和舱室、海洋平台、汽车、列车和建筑等领域得到广泛的应用。 本文以波纹夹芯板和结构为研究对象,针对其结构特点,通过试验和数值模拟研究的方法,开展对波纹夹芯板的压缩、冲击和吸能特性的研究,基于材料与结构的失效模式,讨论了结构参数对其压缩和冲击吸能特性的影响,在工程设计中我们应该予以考虑。本文主要研究内容如下: 1.简单介绍了波纹夹芯板的基本方程,对其等效力学参数的理论推导和等效参数的试验测定方法特性进行了详细的介绍,之后对碰撞冲击的基本理论和模型进行了介绍,进行了综述性研究。 2.对波纹夹芯板进行静态压缩试验,给出了波纹夹芯板在静态压缩载荷作用下的载荷-位移关系、破坏模式和吸能特性。在静态试验的基础上,进行不同参数结构波纹夹芯板的准静态数值模拟研究,研究不同参数的波纹夹芯板在压缩载荷下的破坏模式变化规律和吸能特性。通过研究发现,在压缩过程中,芯子面板应力变化不大,只是对压缩载荷进行传递,而芯子作为主要承载部分,其变形对压缩载荷起主要作用。本文主要讨论了波纹芯子高度、波纹芯子波长和厚度对整个结构承受压缩载荷的影响。 3.在已有的弹簧—质量冲击模型的基础上,分析波纹夹芯板在不同冲击能量下的失效响应。通过给予不同冲击能量,考察波纹夹芯板的变形失效和合对冲击载荷的承受能力以及吸能特性。在试验的基础上,进行数值模拟,讨论波纹夹芯板不同上面板厚度、不同波纹芯子高度和芯子波长对波纹夹芯板在不同冲击能量下的冲击变形和能量吸收的影响。 4.在波纹夹芯板的基础上,设计组合成用于浮动地板的波纹夹芯结构,开展对其在强冲击载荷下的试验研究,讨论了不同冲击速度、不同脉冲宽度等因素对整个结构在冲击载荷下的响应的影响,为波纹夹芯板在实际工程应用和工程设计提供参考。 |
| 作者： | 杨鹏飞 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 邹广平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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