复合材料蜂窝夹层板低速冲击损伤模拟及实验研究

复合材料蜂窝夹层板因其良好的力学特性及质量轻等优点在工程中得到了广泛应用,但其抗冲击能力较差。本文研究了复合材料蜂窝夹层板受低速冲击后的变形和损伤情况,采用光滑粒子动力学结合有限元数值模拟方法分析了复合材料蜂窝夹层板受不同能量冲击后的响应,并通过试验和模拟计算结果对比分析,给出了不同冲击能量下复合材料蜂窝夹层板的位移和损伤。研究结果表明:给出的复合材料蜂窝夹层板冲击数值模型能够合理的模拟低速冲击行为,能为工程中复合材料蜂窝夹层板结构受冲击损伤的测定提供参考依据。     

铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应研究

为研究不同结构参数对质量相同、强度不同的两种铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应的影响，建立了铝蜂窝夹芯板受半球型落锤低速冲击的数值模型，并将有限元计算结果与试验结果进行对比，检验了模型的可靠性。在此基础上，对比研究了不同上下铝板厚度和不同蜂窝芯壁厚对两种铝蜂窝夹芯板在低速冲击下吸能效果的影响。结果表明：在质量相同的情况下，强度小、高度大的夹芯板在低速冲击下力-位移曲线更易出现双峰模式，增加蜂窝芯壁厚或是上下铝板厚度都会使第一次的峰值力增加，第二次峰值力降低；强度小、高度大的夹芯板蜂窝芯在低速冲击中吸能占比更多，强度大、高度小的则是上层铝板吸收的能量更多，前者的质量、体积比吸能更高；铝蜂窝夹芯板质量比吸能和体积比吸能与壁厚边长比、板厚芯高比均呈幂次关系。     

引信贮液瓶冲击特性研究

利用MSC.Patran为前后处理平台建立冲击模型,MSC.Dytran为求解器对某引信电源贮液瓶体结构进行抗冲击特性及动力学响应研究,并对计算结果做了进一步分析。结果表明,瓶底凹槽边缘区域是载荷敏感区,塑性变形更容易在此发生;瓶底冲击应力峰值随冲击距离和加速度的增加而增大,但当凹槽厚度增加较大时,冲击距离的改变对应力峰值的变化趋势没有显著影响。     

铝褶皱夹层板的抗低速冲击性能

通过有限元方法对比研究了两种常见提高铝褶皱夹层板抗冲击特性的方法。增大面板厚度和芯层壁厚均可提高夹层板的抗冲击性能,而增大芯层壁厚可使结构的吸能特性和吸能效率更优。在实际应用中,夹层板受到的外来冲击是随机的,因此对夹层板不同角度冲击的损伤进行了仿真分析。发现随着冲击角度的增大,夹层板损伤减轻,褶皱芯层的损伤程度逐渐小于上面板,夹层板总体吸能降低。     

微小卫星帆板展开火工冲击减振结构研究

以某卫星太阳帆板展开时卫星本体所受的冲击为研究对象,设计了一种蜂窝夹层板式冲击减振装置。从减振设计的角度出发,对冲击响应动力学模型、冲击减振设计要点进行了详细的说明。通过引入弹簧单元等对蜂窝夹层板及附属结构进行改进,并对该系统法向进行冲击特性试验研究,分析了该冲击减振装置应用于卫星后的动力学响应。结果表明,蜂窝夹层板减振装置具有良好抗冲击性能,应用于卫星单机安装板,能够有效减少冲击响应,同时满足发射条件,该设计合理。     

缠绕式圆筒蜂窝的结构参数对吸能特性影响研究

为研究缠绕式圆筒蜂窝的结构参数对吸能特性影响,首先建立有限元仿真模型.然后利用控制变量法,系统地研究蜂窝结构参数对蜂窝吸能特性的影响.最后进行实验,并与仿真结果做对比.结果表明:随着波纹片边长减小、波纹片厚度和平片厚度增加,可以提高蜂窝平均应力和体积比吸能;减小波纹片边长、增加波纹片厚度可提高质量比吸能,而平片厚度的增...     

类蜂窝夹层结构的力学特性研究

创新设计的类蜂窝夹层结构具有良好的力学性能、吸能特性和更大的设计空间.目前大多研究是将夹层结构的胶粘剂层的厚度忽略不计,并且将整个夹层结构的厚度约等于夹芯层的厚度来进行相关力学性能参数的计算.本文基于Gibson夹层结构胞元理论,考虑胶粘剂层的影响因素,对类蜂窝夹层结构进行力学性能分析;运用复合材料力学和材料力学理论以及应变能等效原理推导出类蜂窝夹层结构的等效力学性能、刚度和等效密度计算公式.本文的研究结论可望为进一步研究新型蜂窝夹层结构提供相应的理论支持.     

超大轴向冲击载荷下六边形蜂窝铝结构的吸能特性优化研究

针对60 MN超大力值拉向叠加式力标准机断裂保护装置的选型问题,以蜂窝铝为吸能件,对其在超大冲击能量下的吸能效率进行了研究。利用ABAQUS/Explicit对不同结构参数的蜂窝铝吸能结构进行了数值模拟,通过对比不同壁厚和六边形边长下蜂窝铝的平均载荷、峰值载荷和比吸能,得出了其吸能效率的变化规律;利用响应面优化方法,以壁厚和六边形边长为设计变量,建立了因变量的回归方程,采用遗传算法对其进行了优化设计;最后对优化结果进行了仿真验证。研究结果表明:随着壁厚增加以及小六边形尺寸减小,吸能件的各项指标都得到了改善;当蜂窝铝小六边形长边长为7.75 mm,壁厚为0.66 mm时有最优解;优化结果显示其各项指标误差值均控制在5%以内,该分析方法可为60 MN大型拉向叠加式力标准机缓冲装置的选型提供参考。     

一种新型组合蜂窝的抗冲击性能研究

蜂窝结构的力学或物理性能是决定其能否推广应用的关键。针对提出的一种新型组合蜂窝结构,围绕该蜂窝结构的抗冲击性能展开研究,构建了新型组合蜂窝的冲击模型,通过数值仿真,实现了新型组合蜂窝的中高速冲击过程,并与正六边形、正方形、三角形、Kagome蜂窝结构的中高速冲击仿真结果进行了类比,分析和比较了新型组合蜂窝受冲击时的能量吸收特性。研究结果表明,新型组合蜂窝在受到冲击时整体刚性较好,具有较强能量吸收能力,是进行轻量化设计的理想结构。     

Ti/CFRP/Ti夹层结构高速冲击数值模拟研究

以新型的Ti/CFRP/Ti(钛合金/碳纤维复合材料/钛合金)夹层结构材料为研究对象,基于Hashin准则和Johnson-Cook材料模型,采用有限元计算方法,建立了Ti/CFRP/Ti夹层结构的高速冲击损伤模型,讨论了冲击速度、芯层复合材料的铺层、前置钛板与后置钛板的厚度配置等因素对冲击响应的影响。结果表明:靶板吸能值随弹速增加而增大直至趋于稳定,结构的损伤与芯层复合材料铺层相关性较小,此外在面密度不变的前提下增加前置钛板的厚度降低后置钛板的厚度可以提高Ti/CFRP/Ti夹层结构吸能效果。