激波管冲击载荷作用下预制孔铝板的响应特性研究

发布时间：2020-11-04 13:51

　　 本文研究了聚酯薄膜作为激波管膜片的变形及破坏过程,并分析了受冲击载荷作用的预制孔铝板的变形规律。通过对作为激波管膜片的聚酯薄膜的静态拉伸实验,获得了型号为BE12的聚酯薄膜在横纵两个方向上的应力应变关系。使用聚酯薄膜作为激波管膜片,通过施加不同压力的激波管实验,获得了膜片厚度及多张膜片的组合方式对膜片所能承受最大压力的影响。利用高速相机对激波管膜片从开始变形到破坏的全过程进行拍摄,使用三维DIC软件获得膜片在变形过程中的位移场。实验发现了膜片会出现圆弧反翘并快速破坏的特别现象,并以此为特征将变形过程分为两个阶段。给出任意厚度膜片第一阶段圆弧变形的数学规律及圆弧反翘第二阶段的形状特征,以及全过程中膜片厚度变化的数学规律。使用高速摄像机拍摄膜片的破坏过程,获得膜片的破膜时间及其开口面积的变化规律,为对形成的激波的强度和速度的理论计算提供了参考。通过对实验室内的激波管进行标定,获得了该激波管在给定高压气室压力下所能产生的冲击波的强度和速度的对应关系。在后续实验中,使用激波管对分别预制了菱形,圆形和方形三种不同孔型的铝板和对应的完整铝板进行加载,使用两台高速摄像机对靶件的变形过程进行记录,并使用三维DIC进行后续分析,获得了靶件在变形过程中的位移场。结合激波管的标定参数,获得了作用于靶件上的冲击波的压力—时间信号。使用ABAQUS仿真软件进行数值模拟,分别采用了流固耦合模型和解耦模型进行数值模拟,获得的结果与实验结果相吻合,并得到了解耦模型在精度上略差于流固耦合模型,但在时间上解耦模型比流固耦合模型显著减少的结论。在使用DIC技术获得靶件的位移场后,结合数值模拟结果,选取了靶件上具有代表性的两条截面曲线和三个特征点进行分析,给出了靶件在受到冲击载荷作用下的变形规律。对比不同孔型的靶件的临界冲击波压力,分析了预制孔的孔型对于靶件承载能力的影响。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TJ04
【部分图文】：

管管内截面积为 3422mm2，所以当膜片开口面积达到 2738m2时即认为膜片破以此标准得到不同厚度膜片的破膜时间和最终开口面积，见表3-3。表3-3 不同厚度膜片的破膜时间和开口面积膜片厚度(mm) 破膜时间(μs) 最终开口面积(mm2)0.4 472 29000.2 472 32000.2 417 31000.1 444 30000.05 431 3100从表中可知，膜片的破膜时间基本恒定，其开口面积也大致相同。破膜时间和面积与膜片厚度无关。对比 Nguyen[39]等给出的铝制膜片的破膜过程及时间可当聚酯薄膜处于 277.8μs 时的开口情况与铝制膜片 558μs 时的情况几乎相同，薄膜作为激波管膜片具有破膜速度快的优势。

处于固定部分的网格，则根据靶件加载区域边缘的网格进行扫掠划分，距离中心越远的网格越稀疏，最外层网格单元尺寸为3mm。图4-4 数值模拟的解耦后的固体模型
【参考文献】

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本文编号：2870173