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《沖擊載荷作用下夾層結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及失效模式研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、博士學(xué)位論文沖擊載荷作用下夾層結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及失效模式研究DYNAMICRESPONSEANDFAILUREMODESOFSANDWICHSTRUCTURESUBJECTEDTOSHOCKLOADING葉楠哈爾濱工業(yè)大學(xué)2017年12月國內(nèi)圖書分類號(hào):O347學(xué)校代碼:10213國際圖書分類號(hào):621密級(jí):公開工學(xué)博士學(xué)位論文沖擊載荷作用下夾層結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及失效模式研究博士研究生:葉楠導(dǎo)師:張偉教授申請(qǐng)學(xué)位:工學(xué)博士學(xué)科:固體力學(xué)所在單位:航天學(xué)院答辯日期:2017年12月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:O347U.D.C:621Dissertation
2、fortheDoctoralDegreeinEngineeringDYNAMICRESPONSEANDFAILUREMODESOFSANDWICHSTRUCTURESUBJECTEDTOSHOCKLOADINGCandidate:YeNanSupervisor:Prof.ZhangWeiAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpeciality:SolidMechanicsAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:December2017Degree-Conferring-Inst
3、itution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要現(xiàn)代戰(zhàn)爭對(duì)于艦艇的性能有著綜合的需求,而諸多需求往往互相矛盾,例如防護(hù)性和機(jī)動(dòng)性,就是其中最典型的一對(duì)。因此在輕量化的前提下強(qiáng)化艦艇的防護(hù)能力一直是各國海軍關(guān)注的焦點(diǎn),具有重要的意義。而夾層結(jié)構(gòu)憑借遠(yuǎn)超單一材料的力學(xué)性能已經(jīng)在軍用、民用領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用?;诖吮尘埃疚耐ㄟ^實(shí)驗(yàn),數(shù)值和理論相結(jié)合的方法,在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)對(duì)夾層結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和失效機(jī)理展開研究,對(duì)結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能和吸能特性進(jìn)行分析。主要進(jìn)行了如下工作:進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)的模擬沖擊加載實(shí)驗(yàn)的有效性驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)、理論和數(shù)值相
4、結(jié)合的方法定量獲得了泡沫彈的幾何和物理參數(shù)對(duì)產(chǎn)生的沖擊波特征參數(shù)的影響規(guī)律。并據(jù)此在后續(xù)的章節(jié)中進(jìn)行了強(qiáng)度較大的模擬沖擊加載實(shí)驗(yàn)。采用三維數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù),獲得了沖擊載荷加載多種夾層結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和失效模式。對(duì)單層板、分層板、泡沫夾層結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變、撓度和響應(yīng)速度等進(jìn)行了研究。分析了由不同芯層組成的夾層結(jié)構(gòu)的失效模式及機(jī)理,討論了芯層類型對(duì)結(jié)構(gòu)破壞的影響,研究了結(jié)構(gòu)的失效模式隨載荷強(qiáng)度的變化規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)獲得了夾層結(jié)構(gòu)各構(gòu)成材料的力學(xué)性能。獲得了PVC泡沫的本構(gòu)關(guān)系,分析了密度對(duì)PVC泡沫的力學(xué)性能和吸能特性的影響,獲得了PVC泡沫的應(yīng)變率敏感指數(shù)。獲得了泡沫鋁的本
5、構(gòu)關(guān)系,分析了泡沫鋁的應(yīng)變率敏感性。獲得了5A06鋁合金的本構(gòu)模型參數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)和理論的方法對(duì)沖擊載荷加載PVC泡沫夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,分析芯層的幾何和物理參數(shù)對(duì)夾層結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響規(guī)律;通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值方法對(duì)沖擊載荷加載泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)展開研究,分析前、后面板的厚度及分配對(duì)結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響規(guī)律?;诮o定變形和給定載荷,對(duì)夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了輕量化分析,提出了PVC泡沫夾層結(jié)構(gòu)和泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)的最終變形預(yù)測公式。獲得了兩種點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程。波紋夾層結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變形表現(xiàn)出面內(nèi)各向異性;而六邊形蜂窩鋁夾層結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變形表現(xiàn)出面內(nèi)各向同性。比較分析了胞元類型和胞元尺寸對(duì)點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)
6、抗沖擊性能的影響。得到了波紋夾層結(jié)構(gòu)和蜂窩夾層結(jié)構(gòu)基于載荷強(qiáng)度的最終變形預(yù)測公式,獲得兩種點(diǎn)陣夾層結(jié)構(gòu)的臨界破壞強(qiáng)度。-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文本文的研究成果針對(duì)艦艇防護(hù)結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能,可以為夾層結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)提供必要的理論支持和數(shù)據(jù)積累,具有一定的參考和指導(dǎo)價(jià)值。關(guān)鍵詞:夾層結(jié)構(gòu);動(dòng)態(tài)響應(yīng);失效機(jī)理;抗沖擊;輕量化設(shè)計(jì)IIAbstractAbstractModernwarfarehascomprehensivedemandsfortheperformanceofnavalvessels,butthedemandsareoftencontradictory,such
7、asprotectionandmobility,whichareapairoftypicalones.Therefore,itisofgreatsignificancefornaviesaroundtheworldtostrengthentheshockresistanceofthevesselsunderthepreconditionoflightweight.Sandwichstructuresareextensivelyappliedinmilitaryandcivilfi