多层非对称三明治夹芯梁的动态塑性本构及冲击动力响应

发布时间：2021-03-26 07:59

　　由于具有质量轻,比强度高的特性,泡沫夹芯结构被广泛地应用于航空航天、军事、船舶、汽车、高速列车、风力发电、包装、医疗器械等领域。新型高性能夹芯结构的设计一直是材料工程领域研究的前沿课题。传统的三明治结构通常是由两个薄层面板和具有一定厚度的中间芯材构成。近年来随着新型材料和结构的不断提出,通过改变芯材的材料和结构,提出了多种新型三明治结构并在实际应用中体现出优异的性能。因此考虑芯材的变形特征和应用需求,建立新型三明治结构动态塑性本构模型,这对于新型三明治结构的动力学优化设计和应用具有至关重要的意义。本文基于高速冲击下泡沫金属的变形特性,建立了时变金属泡沫三明治梁的动态塑性屈服理论,并提出了具有强度梯度的多层三明治梁的理论分析模型,建立了相应的动态屈服理论。全文的主要研究结果如下:（1）建立了质量块撞击下考虑三明治梁前后面板耦合关系的三明治梁动力学模型。不同于以往的“压力空腔”分析模型,模型中把三明治梁的芯材简化为连接前、后面板的刚塑性弹簧,同时将芯材的质量和弯距等效到前后面板以考虑芯材的弯曲变形。在变形过程中考虑芯材的弯矩作用,得到了关于时间变化的速度和挠度曲线,并将该模型应用于三明治梁... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１自然界中的三明治结构（１．竹子，２．鸟嘴，３．头骨，４．植物草茎，５．香蕉茎，６．??香蒲草茎）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｎａｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓａｎｄｗｉｃｈ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?（１．?Ｂａｍｂｏｏ，?２．?Ｂｅａｋ，?３．?Ｓｋｕｌｌｓ，?４．?Ｓｔｅｍ?ｏｆ?ｐｌａｎｔ??ｇｒａｓｓ，?５．?Ｓｔｅｍ?ｏｆ?ｂａｎａｎａ，?６．?Ｓｔｅｍ?ｏｆ?ｃａｔｔａｉｌ）??

??图１－２给出了几种典型的人工三明治夹芯结构。如图所示，三明治结构由两层??面板和中间芯层组成，其中上、下两层为较薄的面板，强度和刚度较大；中间芯??材较厚，密度比较低。面板和芯层粘接或焊接在一起，实现了面板和芯材之间力??的传递。夹芯结构和“Ｉ”型结构比较类似，在质量相同的情况下，增加夹层结构??的厚度，会增加结构截面惯性矩，因此相对于同种材料、同样重量的单一实体结??构，夹芯结构具有更高的弯曲刚度和稳定性。??，，＿．．

??图１－２给出了几种典型的人工三明治夹芯结构。如图所示，三明治结构由两层??面板和中间芯层组成，其中上、下两层为较薄的面板，强度和刚度较大；中间芯??材较厚，密度比较低。面板和芯层粘接或焊接在一起，实现了面板和芯材之间力??的传递。夹芯结构和“Ｉ”型结构比较类似，在质量相同的情况下，增加夹层结构??的厚度，会增加结构截面惯性矩，因此相对于同种材料、同样重量的单一实体结??构，夹芯结构具有更高的弯曲刚度和稳定性。??，，＿．．

【参考文献】：
期刊论文
[1]多孔金属及其夹芯结构力学性能的研究进展[J]. 敬霖,王志华,赵隆茂.  力学与实践. 2015(01)
[2]泡沫杆撞击刚性壁的动态压溃模型[J]. 王长峰,郑志军,虞吉林.  爆炸与冲击. 2013(06)
[3]金属夹层结构的舰船应用研究综述[J]. 陈杨科,何书韬,刘均,操戈,王虎,罗刚,徐峰.  中国舰船研究. 2013(06)
[4]夹层结构冲击动力学研究综述[J]. 肖锋,谌勇,章振华,马超,华宏星.  振动与冲击. 2013(18)
[5]轻质高强点阵金属材料的制备及其力学性能强化的研究进展[J]. 张钱城,卢天健,闻婷.  力学进展. 2010(02)
[6]弹性泡沫夹芯结构的水下爆炸响应分析[J]. 谌勇,张志谊,华宏星,汪玉.  振动与冲击. 2009(11)
[7]多孔金属材料多功能化设计的若干进展[J]. 卢天健,刘涛,邓子辰.  力学与实践. 2008(01)
[8]超轻多孔金属材料的多功能特性及应用[J]. 卢天健,何德坪,陈常青,赵长颖,方岱宁,王晓林.  力学进展. 2006(04)
[9]泡沫铝夹芯结构的研究现状及发展方向[J]. 于英华,杨春红.  机械工程师. 2006(03)
[10]爆炸荷载下泡沫铝材料中冲击波衰减特性的实验和数值模拟研究[J]. 王永刚,胡时胜,王礼立.  爆炸与冲击. 2003(06)

博士论文
[1]夹芯结构局部压入及弯曲塑性响应的理论研究[D]. 谢中友.中国科学技术大学 2012
[2]泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究[D]. 王志华.太原理工大学 2005



本文编号：3101269