波纹夹芯夹层板入水砰击力学特性研究

发布时间：2017-10-21 08:33

  本文关键词：波纹夹芯夹层板入水砰击力学特性研究

  更多相关文章： 波纹夹芯夹层板 入水砰击 动力响应 ANSYS/LS-DYNA

【摘要】：夹层结构具有质量轻、高比强度、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音和隔热等优点，目前已广泛应用于航空航天、船舶等领域。本文以V型波纹夹芯夹层板、I型波纹夹芯夹层板及I型夹芯杂交夹层板为研究对象，运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA，对其在入水砰击过程中受到的砰击压力载荷与响应特性进行详细的分析研究。 本文首先对V型波纹夹芯夹层板在不同入水速度下（1m/s-6m/s）的流-固耦合非线性动力学行为进行分析。建立了气-液-固三相耦合数值模型，通过显式动力求解，获得了V型波纹夹芯夹层板砰击压力的分布特点及结构变形特征，并与同等质量加筋板的砰击响应进行了对比，，并分析了主要设计参数对其砰击响应的影响。研究结果表明：V型波纹夹层板触水面板中心点处的砰击压力峰值与入水速度呈近似线性关系，触水面板的变形随入水速度的增大而增大；V型波纹夹芯夹层板较同等质量的加筋板表现出更好的抗砰击性能；触水面板厚度、芯层厚度的增加在一定范围内可以有效提高V型波纹夹芯夹层板的抗砰击性能。 然后，采用相同的数值仿真方法研究了I型波纹夹芯夹层板的入水砰击响应问题，研究结果表明： I型夹层板触水面板的中心点处的砰击压力峰值与入水速度呈近似线性关系，板的变形随入水速度的增大而增大；I型夹层板相对于等质量的加筋板有较小的整体变形，但触水面板所受平均压力与典型位置的砰击压力较加筋板大；芯层厚度较小时，I型波纹夹层板在砰击入水过程中芯层会发生屈曲失效；夹层板的面板厚度、夹芯厚度等对夹层板的入水砰击压力及变形响应都有一定的影响。 最后，研究了含有填充物的I型夹芯杂交夹层板的有限元建模方法及其入水砰击下的压力载荷与变形响应。研究中选取密度比为0.15的泡沫铝为填充物材料，通过详细分析计算获得I型夹芯杂交夹层板的砰击压力分布与结构砰击变形特征。研究结果表明：与相应尺寸的I型波纹夹芯夹层板相比，I型波纹夹芯杂交夹层结构受到的平均砰击压力较大，典型部位的砰击压力（触水面中心点）相对较大；而局部变形远远小于相应尺寸的I型波纹夹芯夹层板。 本文研究工作为深入理解波纹夹芯夹层板、I型波纹夹芯夹层板及I型夹芯杂交夹层板在砰击载荷下的力学行为和失效机理提供了有益的参考。
【关键词】：波纹夹芯夹层板 入水砰击 动力响应 ANSYS/LS-DYNA
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 立题背景10-11
• 1.2 国内外研究现状分析11-14
• 1.3 课题的来源及本文的主要工作14-16
• 2 结构入水砰击有限元分析方法16-20
• 2.1 基于 ANSYS/LS-DYNA 的流固耦合算法16-18
• 2.2 基于 ANSYS/LS-DYNA 的接触碰撞基本算法18-20
• 3 Ⅴ 型夹芯夹层板砰击响应特性研究20-40
• 3.1 Ⅴ 型夹芯夹层板的数值计算模型20-24
• 3.2 Ⅴ 型夹芯夹层板入水砰击压力特征24-30
• 3.3 Ⅴ 型夹芯夹层板的变形响应30-33
• 3.4 主要设计参数对 V 型夹层板砰击响应的影响33-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 Ⅰ型夹芯夹层板砰击响应特性研究40-52
• 4.1 Ⅰ 型夹芯夹层板数值计算模型40-42
• 4.2 Ⅰ 型夹芯夹层板入水砰击压力特征42-46
• 4.3 Ⅰ 型夹芯夹层板的变形响应46-47
• 4.4 主要设计参数对 Ⅰ 型夹芯夹层板砰击响应的影响47-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 Ⅰ型夹芯杂交夹层板砰击响应特性研究52-61
• 5.1 Ⅰ 型夹芯杂交夹层板数值计算模型52-55
• 5.2 Ⅰ 型夹芯杂交夹层板入水砰击压力特征55-59
• 5.3 Ⅰ 型夹芯夹层板的变形响应59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 全文总结61-64
• 6.1 全文的工作及主要结论61-62
• 6.2 本文工作的主要创新点62
• 6.3 对未来工作的展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 附录 1 攻读学位期间发表论文69-70
• 附录 2 攻读学位期间参与科研项目70

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本文编号：1072306