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梯度PVC泡沫夹芯结构抗冲击性能研究
| 论文题名： | 梯度PVC泡沫夹芯结构抗冲击性能研究 |
| 关键词： | 舰船设计;夹芯结构;聚氯乙烯泡沫;密度梯度;抗冲击性能 |
| 摘要： | 随着反舰武器的不断发展，舰船受到的威胁越来越大，舰船结构的防护成为国内外学者研究的热点。因此，设计一种轻量化、高强度、抗爆性能优异的多功能防护结构，对提高舰船抗冲击能力有深远意义。聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PVC)泡沫具有机械强度高、耐化学腐蚀、吸水率低、能量吸收能力强等优异特性，常被用作夹芯结构的芯层材料。因此对PVC泡沫夹芯结构在动态冲击载荷下的力学行为进行研究对提高舰船冲击防护能力有重要意义。 本文通过实验与数值模拟相结合的方法，对分层梯度PVC泡沫夹芯结构在动态冲击载荷下的力学响应进行了研究。首先通过INSTRON万能试验机对不同密度的PVC泡沫材料进行了准静态压缩实验，测得了材料的抗压强度、弹性模量及应力应变曲线。然后设计制备了三层密度梯度PVC泡沫夹芯结构，利用大尺寸分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对梯度PVC泡沫夹芯结构动态冲击响应进行了实验研究，分析了结构的不同密度梯度设置对结构传递力、传递冲量及能量吸收的影响。采用ANSYS/LS-DYNA软件对梯度泡沫夹芯结构SHPB冲击实验进行了仿真分析，通过与实验结果的对比验证了仿真模型的准确性。 结果：表明，大密度梯度LGD构型的传递冲量最小，均质UD构型的动态冲击力最大，能量吸收效率最高。 最后采用ANSYS/LS-DYNA软件对多层PVC泡沫夹芯板在爆炸载荷下的动态响应进行了数值分析。分析了不同炸药量下由Kevlar复合材料作为面板的三层与六层梯度PVC泡沫夹芯结构的动态响应，并选用背板峰值挠度、边界支撑反力以及能量吸收作为结构抗爆性能评价指标。 结果表明，芯层的密度梯度设置对大密度梯度LGD构型的影响大于小密度梯度SGD构型，六层渐弱构型(GD-2)具有最优的抗爆性能。增加背板的厚度能够有效的提升结构的抗爆性能，为工程实践给出了参考。 |
| 作者： | 李旭阳 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 杨丽红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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