复合材料结构声学性能优化设计问题研究概述

复合材料优越的阻尼特性使其具有良好的减振降噪功能,被广泛应用于汽车工业、船舶制造等工业。近年来,针对复合材料可设计性强的特点开展了一系列优化设计工作,其中关于复合材料结构声学优化设计的研究工作已经形成了大量的研究成果。鉴于目前发表的文献中还没有专门针对复合材料结构声学优化设计问题的综述性文章,本文针对此问题充分查阅文献,进行了系统的分析,概述了该问题近年来的研究现状,并指出了需要注意的问题及其发展趋势。     

加强筋的布置对其抗爆性能影响的研究

为探讨抗爆结构设计,采用有限元模拟了典型加筋板结构加强筋迎、背爆面布置下抗冲击过程,分析加强筋的布置对冲击载荷的影响,并与加筋板抗爆实验进行比较。结果表明:加强筋迎爆面布置将使板架在加强筋间的局部区域承受的冲击载荷变大,而使板架承受的角隅汇聚冲击波强度减弱;数值模拟结果与实验结果吻合良好。     

水下均匀复合层结构的声特性研究

应用声传递矩阵法,对水下典型复合层吸声结构在全入射角下的低频声学特性进行了研究,推导了多层结构的反射、透射系数的计算公式, 并用数值方法进行求解,根据计算结果具体分析了材料参数、背衬形式、声入射角度对结构声学特性的影响.通过分析可以看出,水下吸声层的应用效果不仅取决于自身的材料特性,还与背衬结构及入射角度有很大关系.     

平头弹低速冲击下薄钢板的穿甲破坏机理研究

为研究平头弹低速冲击下薄钢板的穿甲破坏机理,开展了一系列弹道试验。对比分析了不同初始速度下的弹体变形以及靶板破坏模式。采用非线性有限元分析ANSYS/LS-DYNA软件,对弹靶作用过程进行了数值模拟。根据试验结果确定了碟形区最终变形挠度的拟合函数,在此基础上对弹体和靶板的塑性变形能进行了理论分析,同时利用能量守恒原理建立了平头弹低速侵彻薄钢板的剩余速度计算模型。结果表明：平头弹低速侵彻下会发生一定程度的墩粗变形;平头弹低速侵彻下靶材主要为拉伸与剪切混合失效,靶板相应的失效模式为带有碟形变形的拉伸与剪切混合失效模式;弹体剩余速度的理论模型与试验结果吻合较好,有效地验证了该理论模型的适用性。     

UHMWPE层合板透波性能研究

对采用不同工艺制作的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料以及玻璃钢复合材料的介电参数进行测试。结果显示,UHMWPE模压层合板具有很低的介电常数和损耗角正切。利用介电参数测试得到的数据对UHMWPE层合板透波性能进行计算和分析,并制作一块33 mm厚的层合板试样进行透波性测试。结果表明,UHMWPE层合板具有优异的透波性能。鉴于UHMWPE复合材料在防弹和透波方面所具有的优异性能,对其在防弹天线罩上的应用进行探讨。     

中小型舰艇设置轻型复合装甲的作用及爆炸破片的杀伤威力计算

简要论述了先进防弹复合材料在舰艇装甲防护中的应用，针对中小型舰艇设置轻型复合装甲的目的，进一步论证分析了舰艇轻型复合装甲的防御目标和防护部位，并结合典型防御目标－导弹爆炸破片的杀伤威力进行了计算分析。     

夹芯式复合结构抗高速破片侵彻性能试验

为抵御反舰导弹产生的高速破片,设计制作了以高强玻璃纤维板为面板、聚氯乙烯(PVC)泡沫材料和高强聚乙烯纤维板为芯层的复合结构,并开展弹道试验研究其抗侵彻性能,为对比分析开展了945钢抗高速破片侵彻试验。结果表明,前置高强玻璃纤维板产生纤维剪切、拉伸断裂、基体碎裂和纤维脱粘破坏,前置PVC泡沫产生压实坍塌、胞壁剪切断裂和压碎破坏,高强聚乙烯纤维板主要产生纤维剪切、拉伸断裂并出现背凸大变形,后置PVC泡沫板产生压实破坏,后置高强玻纤板并未明显破坏裂纹;立方体弹侵彻945钢板时产生严重墩粗变形,钢板产生剪切冲塞破坏;复合结构单位面密度吸能较945钢板提高34%。     

夹芯复合材料基座结构设计与强度分析

提出了两型夹芯复合材料基座结构的设计方案,建立了夹芯复合材料基座数值分析模型,通过理论分析确定了影响基座结构刚度和强度性能的主要参数;应用有限元法。分析了铺层方式、支撑厚度和骨架形式等对直支撑基座结构刚度和强度性能的影响规律,计算并讨论了曲率半径对弧形支撑式基座刚度和强度性能的影响;比较了5种夹芯材料基座的结构力学性能,并通过优化设计,确定了夹芯复合材料基座结构形式。     

爆炸消除921A钢焊接残余应力试验

根据潜艇耐压壳焊接工艺制作了模拟焊接试板，并根据爆炸消除焊接残余应力基本原理和国内外实践经验，设计了爆炸消除模拟焊接试板残余应力的工艺，进行了爆炸消除921A钢焊接残余应力试验研究。结果表明，单、双面布药爆炸处理消除焊接残余应力，均能有效调整、消除焊接残余应力，使残余应力分布明显均匀化；接触爆炸处理效果优于非接触爆炸处理效果；爆炸冲击波的作用效果优于反射拉伸波作用；双面爆炸处理效果优于单面爆炸处理效果。