一种新型负泊松比蜂窝结构的冲击动力学研究

发布时间：2021-03-15 22:12

　　由于负泊松比结构具有良好的物理性能和优异的力学特性,因此在生物医学、汽车、船舶及航天航空等领域具有广泛的应用。随着负泊松比结构研究的不断深入,具有负泊松比效应的蜂窝结构也进入了研究者的探索范畴,由于负泊松比蜂窝结构具有很好的抗冲击特性,因而成为了人们研究的新热点。根据负泊松比蜂窝结构的变形机制和吸能特性之间的关系,本文在传统内凹型负泊松比蜂窝结构的基础上,增加了结构的变形机制,设计出了一种内凹加旋转型的负泊松比蜂窝结构。通过实验研究和有限元模拟,研究了负泊松比蜂窝结构的面内抗冲击性能,本文主要工作为:（1）在传统内凹型负泊松比蜂窝结构的基础上,设计出内凹型加旋转型的负泊松比蜂窝结构。利用3D打印技术设计和打印出新型的和传统内凹型的两种负泊松比蜂窝结构模型。（2）对两种模蜂窝结构模型进行动力冲击试验研究,研究了不同冲击速度对两种模型的变形模式、动态响应和面内吸能特性的影响。并且比较两种结构在不同速度下的面内冲击吸能效果,进一步探讨两种蜂窝结构在冲击作用下的变形模式和动态响应行为,对两种模型的吸能性能进行分析。（3）采用ANSYS/LS-DYNA软件对两种结构模型在不同速度下的冲击动力响应... 

【文章来源】：暨南大学广东省 211工程院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外研究状况
        1.2.1 负泊松比蜂窝结构研究现状
        1.2.2 负泊松比结构的种类
        1.2.3 负泊松比结构的特性
    1.3 本文的主要研究内容和创新点
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 本文的创新点主要有两个方面
第二章 新型负泊松比蜂窝结构设计
    2.1 负泊松比效应蜂窝结构及应用
    2.2 负泊松比结构的特性
        2.2.1 剪切模量
        2.2.2 变形行为
        2.2.3 抗冲击性能
    2.3 负泊松比蜂窝结构设计
        2.3.1 负泊松比蜂窝胞元结构设计
        2.3.2 整体负泊松比蜂窝结构设计
    2.4 本章小结
第三章 负泊松比蜂窝结构3D打印制作
    3.1 金属3D打印技术的概述
    3.2 模型打印制作
        3.2.1 金属3D打印设备的介绍
        3.2.2 金属3D打印的关键参数设置
        3.2.3 模型制作
    3.3 本章小结
第四章 模型冲击试验
    4.1 材料性能试验测试
        4.1.1 标准试件的制作
        4.1.2 标准试件拉伸实验
        4.1.3 实验数据处理
        4.1.4 材料密度测试
    4.2 结构吸能性能评价指标
        4.2.1 名义应力和名义应变的定义
        4.2.2 平台应力与比吸能
    4.3 模型试样压缩试验
        4.3.1 试验过程
        4.3.2 模型试样压缩实验数值处理
    4.4 模型冲击试验测试
        4.4.1 实验过程
        4.4.2 模型变形模式分析
        4.4.3 模型动态响应分析
    4.5 结论
    4.6 本章小结
第五章 模型动力冲击有限元数值模拟
    5.1 建立有限元模型
    5.2 模型的变形模式
        5.2.1 模型1的变形模式：
        5.2.2 模型2的变形模式：
        5.2.3 两种模型变形模式对比分析
        5.2.4 应力云图
    5.3 模型动态响应
    5.4 有限元计算与实验结果比较
        5.4.1 变形模式
        5.4.2 动态响应分析
    5.5 结论
    5.6 本章小结
第六章 结构模型优化设计
    6.1 结构胞元优化设计
    6.2 模型冲击试验
        6.2.1 变形模式
        6.2.2 动态响应分析
    6.3 有限元模拟计算
    6.4 结论
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]凹角蜂窝结构的面内低速冲击力学性能分析[J]. 尹艺峰,杜义贤,周鹏,田启华.  三峡大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]负泊松比蜂窝抗冲击性能分析[J]. 侯秀慧,尹冠生.  机械强度. 2016(05)
[3]材料3D打印技术的研究进展[J]. 黄卫东.  新型工业化. 2016(03)
[4]3D打印技术研究现状和关键技术[J]. 张学军,唐思熠,肇恒跃,郭绍庆,李能,孙兵兵,陈冰清.  材料工程. 2016(02)
[5]3D打印技术发展现状[J]. 朱艳青,史继富,王雷雷,钟柳文,李育坚,徐刚.  制造技术与机床. 2015(12)
[6]梯度蜂窝面外动态压缩力学行为与吸能特性研究[J]. 樊喜刚,尹西岳,陶勇,陈明继,方岱宁.  固体力学学报. 2015(02)
[7]金属零件3D打印技术的应用研究[J]. 曾光,韩志宇,梁书锦,张鹏,陈小林,张平祥.  中国材料进展. 2014(06)
[8]具有负泊松比效应蜂窝材料的面内冲击动力学性能[J]. 张新春,刘颖,李娜.  爆炸与冲击. 2012(05)
[9]负泊松比材料与结构的力学性能研究及应用[J]. 杨智春,邓庆田.  力学进展. 2011(03)
[10]新型纸蜂窝夹芯结构复合板及其应用前景[J]. 杨小俊,兰青山.  包装工程. 2010(19)

博士论文
[1]NOMEX蜂窝材料高速加工工艺及固持可靠性研究[D]. 金成柱.浙江大学 2006

硕士论文
[1]负泊松比蜂窝夹芯结构性能表征及优化设计[D]. 史齐.哈尔滨工业大学 2014
[2]铝蜂窝夹层板的力学性能等效模型研究[D]. 赵金森.南京航空航天大学 2006



本文编号：3084898