水下接触及非接触近场爆炸载荷下泡沫铝夹芯板结构失效机理与吸能特性研究

发布时间：2020-06-15 23:28

【摘要】：金属薄板-泡沫铝-金属薄板形成的夹芯结构具有优异的吸能特性,同时具有很高的抗弯刚度,在抗爆/抗冲击领域应用前景良好。目前,泡沫铝夹芯板在水下爆炸载荷作用下的损伤机理研究工作尚不完善,特别是针对泡沫铝夹芯板结构在水下接触爆炸载荷下的动态响应研究非常少,因此开展其在水下爆炸载荷下的失效机理及吸能特性研究具有重要意义。本文主要研究工作如下:(1)以实体板结构为研究对象,对其在水下爆炸载荷作用下的动态响应开展实验和数值模拟研究。设计了可量化衡量靶板结构抗爆性能的水下爆炸试验装置,开展了6个模型实验。根据实验结果,甄别了不同强度水下爆炸载荷作用下实体板呈现出的变形/失效模式,分析了剩余爆炸冲击波和结构破片对效应板变形的加载作用。利用有限元软件LS-DYNA构建数值模型,准确地模拟了实体板的变形/失效模式,讨论了爆距和炸药当量对耦合面压力分布、结构变形以及结构吸能特性的影响。(2)以泡沫铝夹芯板结构为对象,对其在水下接触爆炸和非接触近场爆炸载荷下的动态响应进行实验研究。以环氧树脂胶作为粘接剂加工了6个实验模型。根据实验结果,甄别了水下爆炸载荷作用下泡沫铝夹芯板呈现出的变形/失效模式,研究了面板厚度配置对其抗爆性能的影响,比较了夹芯板与实体板结构的抗爆性能差异。(3)以泡沫铝夹芯板结构为对象,对其在水下爆炸载荷下的动态响应进行数值研究。通过与实验结果对比验证了数值模型的正确性。分析了泡沫铝夹芯板在不同载荷强度下的响应过程、变形/失效模式以及能量吸收特性。讨论了上面板厚度、下面板厚度以及等总面板厚度配置对泡沫铝夹芯板变形和结构吸能的影响。本文研究工作为深刻理解泡沫铝夹芯板结构在水下接触爆炸和非接触近场爆炸载荷作用下的失效机理和抗爆性能提供了有益的参考。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U674.70
【图文】：

示意图,夹芯板,金属泡沫,爆炸载荷

应过程进行实验研究，并分析了结构长宽比、芯层相对抗爆性能的影响。研究结果表明：夹芯板在爆炸载荷下芯板迎爆面受冲击波载荷作用并获取较大动能，芯层芯层在迎爆面的作用下开始压缩变形，同时下面板保如图 1-1 所示。根据实验结果，作者还建立了夹芯板结。Dharmasena 等[33]对金字塔型点阵夹芯板在空中爆炸研究，探讨和分析了不同面板厚度的夹芯板在多种爆距-2）。实验结果同时指出相比等质量实体板，夹芯板背面的支撑作用更好。Li 等人[21]对两种特定结构参数配置下的动态响应与力学性能进行实验研究，发现夹层板面主要呈现整体塑性变形模式，局部变形较小。芯层的典部折叠变形和远离中心区域的部分折叠变形，同时伴随

空中爆炸,夹芯板,失效模式,金字塔

（I）不同面板厚度；（II）不同爆距图 1-2 空中爆炸载荷下金字塔点阵夹芯板的变形与失效模式[33]对于近距离爆炸，由于爆炸冲击波在结构表面的反射作用，导致结构表面受到的超压峰值比入射超压高很多[35, 36]。当爆炸冲击波传播到迎爆面时，迎爆面获得一定的动量，与自由场（装药距离较远或装药质量较小）冲击波载荷相比，迎爆面

【参考文献】