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典型金属夹芯夹层楔形体板入水砰击力学特性分析
| 论文题名： | 典型金属夹芯夹层楔形体板入水砰击力学特性分析 |
| 关键词： | 金属夹芯夹层;楔形体板;入水砰击;力学特性 |
| 摘要： | 轻质金属夹芯夹层结构具有抗爆炸、抗弹道冲击、隔音、隔热等优良特性,在船舶与海洋工程领域的应用也越来越受到世界各国的广泛重视,而其在砰击载荷作用下的力学特性罕有研究报道。本文选取了I型和V型两种典型的金属夹芯夹层楔形体板为研究对象,采用数值仿真方法,对其入水砰击载荷与响应等力学特性问题进行研究。 首先对采用有限元数值方法分析复杂结构砰击问题涉及的关键技术进行了研究,确定了数值分析中需要重点关注的耦合刚度和网格尺寸的优选方法。研究了二维楔形体的入水砰击响应,揭示了结构弹性对楔形体入水砰击压力的影响,采用ANSYS/LS-DYNA仿真模拟已有的楔形体结构入水砰击试验,将计算结果与试验结果对比,证实了文中仿真计算方法的正确性。 然后,采用数值仿真方法分别研究了I型、V型两种夹芯形式的金属夹层结构的入水砰击响应问题,得到一些有意义的结论:(a)等质量的I型夹层板、V型夹层板、加筋板的砰击压力分布曲线均不一样,而板受到的整体砰击力基本一致。(b)I型夹层板和V型夹层板的上面板变形均小于加筋板的变形,入水过程中,I型夹层板和V型夹层板的下面板(触水面板)上会产生局部波状变形。(c)I型夹层板、V型夹层板下面板的中心点处的砰击压力峰值与入水速度的平方呈近似线性关系,板的变形随入水速度的增大而增大。(d)夹层板的结构尺寸:面板厚度、夹芯壁厚度、芯层高度对夹层板的入水砰击压力及变形响应都有不同程度的影响。 最后,研究了典型金属夹芯夹层楔形体板入水砰击下的失效机理,得到夹层板入水砰击作用下主要存在两种破坏失效模式:面板塑性变形破坏和夹芯壁的屈曲变形破坏。分析了不同面板厚度和夹芯壁厚度对破坏模式的影响,为后续的试验研究以及夹层结构的抗砰击设计提供了参考。 |
| 作者： | 赵飞 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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