多层泡沫铝填充胀环复合机构缓冲特性研究
发布时间：2021-04-09 10:47
在弹体侵彻岩石、混凝土等硬目标的试验过程中,弹载装置往往承受冲击碰撞过程中的强过载而失效。降载吸能技术是在冲击碰撞条件下有效保护内部装置的重要方法之一。采用塑性变形程度较高的材料和胀环结构来吸收和转化冲击碰撞时产生的冲击能量是一种较为理想的选择。本文采用理论计算模型和仿真模拟以及试验相结合的研究方法,分别对泡沫铝吸能材料、胀环结构以及泡沫铝填充于胀环的复合结构的动态力学响应和缓冲特性进行研究分析,具体研究内容如下:（1）从理论方面对胀环结构的变形特点和吸能机理进行了阐述,提出了建立模型的一些基本假设,介绍了准静态下胀环结构的力学模型。通过对泡沫铝材料动态力学特性和变形机制的分析,建立了泡沫铝与胀环结构组成胀环复合结构的理论模型,分析了复合结构的吸能机制;（2）利用逆弹道实验对胀环结构在冲击碰撞条件下缓冲降载特性进行了研究,对胀环结构的力学参数进行了测量,为泡沫铝填充胀环复合结构的设计提供参考;（3）对正负梯度泡沫铝在准静态条件下的力学响应和能量吸收进行数值模拟,并对梯度泡沫铝填充胀环结构构成的胀环复合结构进行了研究与分析。结果发现在充分利用结构空间的条件下,与胀环结构相比,梯度泡沫铝填...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三明治结构
沫铝是一种新型的多用途金属材料，具有广泛的科研前景。泡沫铝的工 世纪 50 年代，到目前共有十几种泡沫铝制备的方法，生产技术逐渐成熟。断进步，高新技术领域和传统工业领域对新型多功能材料的需求更加迫切出现受到各国科研机构的关注，并相继投入大量的资金进行研究。目前国料研究的科研机构主要集中在发达国家，主要致力于闭孔泡沫铝材料的研前日本对泡沫铝材料的研发速度较快，其对泡沫铝的研究已开始工业生产先实现了泡沫铝材料的产业化。日本通产省工业技术研究院九州实验室将用于公路的防护栏等辅助防护基础设施；日本在建筑方面将泡沫铝用于公蔽噪音的材料[15]。德国的弗朗霍夫研究所的粉末冶金方法较为先进，并已三明治结构和异型件（如图 1.1、1.2 所示）。这种具有轻质、高强度和良的新材料已在有轻量化结构件需求的领域的实现了应用，如车辆车身和便
弹丸在侵彻目标的过程中，弹载设备的运动主要包括在弹体内的轴向运动和弹载设备相对往复振动。为了便于模型分析，将设备装置结构简化为柱状的等效模型，并放入非惯性坐标系中对其进行动态力学响应特性分析，弹载设备结构简图和坐标系如图2.4所示。图 2.4 弹体和弹载设备结构及坐标系在图2.4中，坐标系 x ' o'y'代表绝对坐标系，xoy代表研究系统的的相对坐标系。在分析中，将弹体视为刚体；弹载装置为弹塑性体。坐标系xoy为非惯性坐标系。弹载装置的运动是其在非惯性系xoy中的相对运动与xoy相对于 x ' o'y'的绝对运动的线性叠加。根据惯性定律及力的合成与分解，测试装置的受力及加速度为：s s sr eF F F(2.21)s s sa r ea a a(2.22)式中：sF —弹载设备受到的总作用力（N）；srF —是相对作用力（N）；seF —牵连惯性力（N）；saa —弹载设
【参考文献】：
期刊论文
[1]LS-DYNA中混凝土损伤模型（K&C）的基本力学行为分析[J]. 陈林,颜泽峰. 湖南工程学院学报(自然科学版). 2017(02)
[2]世界泡沫铝的发展及其市场分析[J]. 姜玉敬. 中国金属通报. 2017(04)
[3]爆炸载荷下双层泡沫铝动态响应和能量吸收[J]. 梁民族,卢芳云,李翔宇,李志斌,姚术健. 兵工学报. 2016(S2)
[4]泡沫铝与金属管复合结构降低弹载设备过载效能研究[J]. 梁增友,邓德志,吴鸿超,张志涛,时文超,王耀琦,赵文杰. 兵工学报. 2016(S2)
[5]薄壁金属管在中高速冲击下的缓冲特性研究[J]. 吴鸿超,梁增友,冯阳,陈智刚,邓德志. 应用力学学报. 2016(02)
[6]薄壁金属管吸能器的吸能特性分析[J]. 徐磊,贾大伟,俞麒峰. 计算机辅助工程. 2013(S2)
[7]泡沫金属在冲击载荷下的能量吸收特性[J]. 张健,赵桂平,卢天健. 西安交通大学学报. 2013(11)
[8]泡沫金属/金属管塑性变形缓冲器降低弹载设备过载的数值模拟[J]. 梁增友,高位,陈智刚. 兵工学报. 2013(08)
[9]汽车碰撞中锥形晶胞薄壁金属管吸能特性的仿真研究[J]. 邹猛,魏灿刚,许述财,赵振家,张金换. 汽车安全与节能学报. 2012(04)
[10]高g值加速度冲击试验技术研究[J]. 徐鹏,祖静,范锦彪. 振动与冲击. 2011(04)
博士论文
[1]飞船返回舱着陆冲击缓冲座椅系统改进设计研究[D]. 谢燕.国防科学技术大学 2010
[2]腿式着陆缓冲器的理论模型及优化设计研究[D]. 罗昌杰.哈尔滨工业大学 2010
[3]动能攻坚战斗部对混凝土靶侵爆效应研究[D]. 梁斌.中国工程物理研究院 2009
硕士论文
[1]弹体侵彻多层间隔混凝土靶的弹道特性研究[D]. 李江涛.南京理工大学 2017
[2]薄壁金属管在中高速冲击下的缓冲特性研究[D]. 吴鸿超.中北大学 2016
[3]功能密度梯度泡沫铝及其填充结构的吸能性能研究[D]. 曹娇.湖南大学 2015
[4]薄壁金属结构耐撞性优化研究[D]. 何成.南京航空航天大学 2010
[5]基于SPH方法的爆轰模拟研究[D]. 于秀波.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3127487
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三明治结构
沫铝是一种新型的多用途金属材料，具有广泛的科研前景。泡沫铝的工 世纪 50 年代，到目前共有十几种泡沫铝制备的方法，生产技术逐渐成熟。断进步，高新技术领域和传统工业领域对新型多功能材料的需求更加迫切出现受到各国科研机构的关注，并相继投入大量的资金进行研究。目前国料研究的科研机构主要集中在发达国家，主要致力于闭孔泡沫铝材料的研前日本对泡沫铝材料的研发速度较快，其对泡沫铝的研究已开始工业生产先实现了泡沫铝材料的产业化。日本通产省工业技术研究院九州实验室将用于公路的防护栏等辅助防护基础设施；日本在建筑方面将泡沫铝用于公蔽噪音的材料[15]。德国的弗朗霍夫研究所的粉末冶金方法较为先进，并已三明治结构和异型件（如图 1.1、1.2 所示）。这种具有轻质、高强度和良的新材料已在有轻量化结构件需求的领域的实现了应用，如车辆车身和便
弹丸在侵彻目标的过程中，弹载设备的运动主要包括在弹体内的轴向运动和弹载设备相对往复振动。为了便于模型分析，将设备装置结构简化为柱状的等效模型，并放入非惯性坐标系中对其进行动态力学响应特性分析，弹载设备结构简图和坐标系如图2.4所示。图 2.4 弹体和弹载设备结构及坐标系在图2.4中，坐标系 x ' o'y'代表绝对坐标系，xoy代表研究系统的的相对坐标系。在分析中，将弹体视为刚体；弹载装置为弹塑性体。坐标系xoy为非惯性坐标系。弹载装置的运动是其在非惯性系xoy中的相对运动与xoy相对于 x ' o'y'的绝对运动的线性叠加。根据惯性定律及力的合成与分解，测试装置的受力及加速度为：s s sr eF F F(2.21)s s sa r ea a a(2.22)式中：sF —弹载设备受到的总作用力（N）；srF —是相对作用力（N）；seF —牵连惯性力（N）；saa —弹载设
【参考文献】：
期刊论文
[1]LS-DYNA中混凝土损伤模型（K&C）的基本力学行为分析[J]. 陈林,颜泽峰. 湖南工程学院学报(自然科学版). 2017(02)
[2]世界泡沫铝的发展及其市场分析[J]. 姜玉敬. 中国金属通报. 2017(04)
[3]爆炸载荷下双层泡沫铝动态响应和能量吸收[J]. 梁民族,卢芳云,李翔宇,李志斌,姚术健. 兵工学报. 2016(S2)
[4]泡沫铝与金属管复合结构降低弹载设备过载效能研究[J]. 梁增友,邓德志,吴鸿超,张志涛,时文超,王耀琦,赵文杰. 兵工学报. 2016(S2)
[5]薄壁金属管在中高速冲击下的缓冲特性研究[J]. 吴鸿超,梁增友,冯阳,陈智刚,邓德志. 应用力学学报. 2016(02)
[6]薄壁金属管吸能器的吸能特性分析[J]. 徐磊,贾大伟,俞麒峰. 计算机辅助工程. 2013(S2)
[7]泡沫金属在冲击载荷下的能量吸收特性[J]. 张健,赵桂平,卢天健. 西安交通大学学报. 2013(11)
[8]泡沫金属/金属管塑性变形缓冲器降低弹载设备过载的数值模拟[J]. 梁增友,高位,陈智刚. 兵工学报. 2013(08)
[9]汽车碰撞中锥形晶胞薄壁金属管吸能特性的仿真研究[J]. 邹猛,魏灿刚,许述财,赵振家,张金换. 汽车安全与节能学报. 2012(04)
[10]高g值加速度冲击试验技术研究[J]. 徐鹏,祖静,范锦彪. 振动与冲击. 2011(04)
博士论文
[1]飞船返回舱着陆冲击缓冲座椅系统改进设计研究[D]. 谢燕.国防科学技术大学 2010
[2]腿式着陆缓冲器的理论模型及优化设计研究[D]. 罗昌杰.哈尔滨工业大学 2010
[3]动能攻坚战斗部对混凝土靶侵爆效应研究[D]. 梁斌.中国工程物理研究院 2009
硕士论文
[1]弹体侵彻多层间隔混凝土靶的弹道特性研究[D]. 李江涛.南京理工大学 2017
[2]薄壁金属管在中高速冲击下的缓冲特性研究[D]. 吴鸿超.中北大学 2016
[3]功能密度梯度泡沫铝及其填充结构的吸能性能研究[D]. 曹娇.湖南大学 2015
[4]薄壁金属结构耐撞性优化研究[D]. 何成.南京航空航天大学 2010
[5]基于SPH方法的爆轰模拟研究[D]. 于秀波.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3127487
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