夹芯复合材料箱形导梁的挠度分析

为了分析夹芯复合材料箱形导梁的挠度,采用理论和数值分析相结合的方法,计算了夹芯复合材料箱形导梁的挠度。将夹芯复合材料箱形导梁等效为等刚度等跨度的各向同性箱形梁,应用初等梁理论计算了考虑剪切变形的箱形导梁挠度。建立了夹芯复合材料箱形导梁的有限元模型,得到了夹芯复合材料箱形导梁挠度的数值解。解析解与数值解吻合良好,说明了夹芯复合材料箱形导梁挠度计算的正确性。     

复合夹芯结构单元模型静压蠕变特性试验研究

复合材料夹芯结构在海洋结构物中应用越来越广泛,而长期的深水环境工作会使这种结构发生蠕变,影响其形变特征,从而对海洋结构物的正常工作性能产生影响。选取复合夹芯结构的典型单元,开展静压蠕变试验研究,详细介绍了试验方法和过程,并对试验结果进行分析和讨论:海洋结构物附体表面变形不会因蠕变发生显著变化,蠕变对附体结构的水动力特性影响极为有限。提出了复合夹芯结构静压蠕变试验的几点建议:严格控制试验过程中的水温变化,减小水温对蠕变的影响;试验前对夹芯结构多次加压,减小工艺缺陷对蠕变的影响。     

雷达防弹天线罩夹芯结构设计与性能研究

针对反辐射武器对雷达构成的威胁,设计了一种既能够直接防御反辐射武器近炸毁伤,又能保持优异透波性能的防弹天线罩夹芯板块结构。对不同厚度的超高分子量聚乙烯(UHM-WPE)层合板进行弹道侵彻实验,确定将UHMWPE层合板作为夹芯结构的防弹层。通过电磁性能优化的方法确定夹芯结构的结构参数,并对其电磁性能进行了理论分析。弹道实验和电磁性能测试结果表明,该夹芯结构能够防御某型反辐射导弹在15 m处爆炸产生的破片冲击,并且在S波段的平均透波率(功率传输系数)不低于97.8%,平均值达到了98.6%。理论计算结果和实验结果表明文中提出的防弹天线罩夹芯结构设计方法是有效的。     

破片与冲击波联合作用下多孔泡沫铝夹芯复合材料板的防护性能

多孔泡沫铝钛合金板不仅克服了传统防护结构质量大、运输不便等缺点,还具有耐疲劳、比强度高等优点,对抗爆防护材料轻质化、高效化具有十分重要的意义。采用有限元仿真分析软件LS-DYNA,对夹芯复合材料板在冲击波与破片联合作用下的失效模式和防护性能展开了数值模拟,对比分析了不同排列方式下泡沫铝夹芯结构对背板变形程度的影响。结果表明：在40 cm爆距下,破片会先于冲击波对靶板进行作用,且破片载荷强度远大于冲击波载荷强度;当厚度方向的结构按照“1 mm厚钛合金面板+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚泡沫铝+10 mm厚纤维+1 mm厚钛合金背板”排列时,背板变形位移最小,结构总内能最高,分别为13.9 mm和52.7 kJ,此工况可以更有效地降低结构整体变形程度,吸收面板变形所产生的能量。     

局部冲击下复合材料蜂窝夹芯结构的失效行为与吸能机理

由于复合材料夹芯结构在局部冲击作用下会产生多种破坏模式,降低结构的承载能力,建立基于物理机制的失效分析方法和损伤模型,研究局部冲击作用下复合材料蜂窝夹芯结构的失效行为,并与试验结果进行对比分析。结果表明,随着冲击能量的改变,冲击力、下面板中心位移均会呈现出不同的变化趋势。进一步研究了不同能量下多次冲击的结构响应。研究表明,芯材的抗冲击能力较弱,下面板承受了较多次冲击,且随着冲击能量的增加,重复冲击的破坏次数大大降低。     

夹芯型吸波结构抗侵彻性能研究

以初速为1.2 km/s的3.3 g立方体弹体作为典型防御目标,对设计的夹芯型吸波结构开展抗侵彻试验,对比分析夹芯型吸波结构与吸波贴片+船用钢的上层建筑典型钢质结构的防护性能。结果表明:结构4(由3.0 mm厚的Q-GFRP+5.0 mm厚的PU基吸波芯材+5.0 mm厚的S-GFRP+3.0 mm厚的CFRP构成的夹芯型吸波结构)具有良好的抗侵彻性能,其单位面密度吸能可达55.73 J·m2/kg,优于6.0 mm厚的945钢板;在结构4后进一步增加15.0 mm厚的KFRP,可有效抵御典型防御目标的侵彻,且留有约10.0 mm厚的防护余量,在隐身性能、防护性能及结构轻量化方面均优于典型钢质结构。     

点阵金属夹芯结构抗爆炸冲击问题研究的综述

点阵金属夹芯结构是一种具有良好缓冲吸能特性的新型材料结构。为全面了解其在抗爆炸冲击方面的力学性能和在轻质装甲防护结构方面应用的潜力,介绍了新型点阵金属材料的基本概念;分析了点阵金属夹芯结构抗爆炸冲击过程的理论分析模型、夹芯结构的变形失效形式、抗爆吸能特性和相关影响因素;讨论并展望了点阵金属夹芯结构的发展趋势。     

复杂多边形蜂窝夹芯面内等效剪切模量研究

针对一种复杂的多边形蜂窝夹芯,将蜂窝胞壁简化为梁,主要考虑弯矩对胞壁变形的影响,利用虚功原理计算蜂窝胞元在剪切载荷作用下的变形,推导出蜂窝夹芯面内等效剪切模量的解析表达式。可知:在胞元尺寸不变的条件下,蜂窝夹芯面内等效剪切模量随胞元长斜边与垂直方向夹角的增大而增大,随胞元短斜边与垂直方向夹角的增大而减小。最后建立蜂窝胞元的有限元模型进行数值分析,数值分析结果与理论分析结果误差在2%以内,证明了理论分析方法的正确性。     

气凝胶夹芯结构冲击吸能实验研究

针对装甲车、舰船等武器装备冲击碰撞防护需求,提出一种气凝胶夹芯冲击吸能结构,采用一级轻气炮系统,结合力传感器、高速摄像及数字图像相关技术,研究10.4m/s、15.4m/s、19.0m/s共3种较高冲击速度下7种气凝胶夹芯结构冲击吸能特性。研究结果表明：随着冲击速度的增加,7种气凝胶夹芯结构的峰值碰撞力、压垮距离、比吸能、平均碰撞力均逐渐增大;相同冲击速度下,随着气凝胶层厚度的增加,气凝胶夹芯结构的比吸能逐渐增大,峰值碰撞力呈下降趋势,碰撞力效率总体变化较小;在研究范围内,较大的气凝胶层厚度有利于结构冲击吸能特性的提高,同时避免过大峰值碰撞力对防护人员或装备的损伤。     

高减振性能铸造Al合金基复合材料

<正>韩国专利KR200427144公布了一种具有高减振性能的铸造Al合金基复合材料的制备工艺。这种材料的制备方法是:1)将Al-Si-Mg合金原料熔化;2)向熔融态合金中加入SiC颗粒,并搅拌;3)再向熔融态合金中加入Ni涂覆石墨粉,并搅拌;4)将熔融     

泡沫铝夹芯结构装甲车底板设计与性能分析

为提高装甲车越野机动性、安全防护和乘坐舒适性,取某U型截面装甲车底板为原型,设计泡沫铝夹芯底板,简化理想空气中地雷爆炸冲击波曲线,得到用于装甲车底板爆炸冲击仿真等效压力波数学模型,用多目标优化设计优化泡沫铝夹芯底板,用ANSYS有限元仿真软件,对原型结构和优化后泡沫铝夹芯底板在地雷爆炸载荷作用下的变形、应变、应力、吸能性及地雷爆炸产生的噪声车内声场强度仿真,进行对比分析.结果表明:相较于原型底板,泡沫铝夹芯底板的最大变形、应变、应力、声场强度、质量均有不同程度降低,吸能总量显著提高.证明泡沫铝夹芯底板对增强装甲车越野机动性、安全防护性和乘坐舒适性有效.     

泡沫铝夹芯拱塑性动力响应的实验研究

应用泡沫金属弹撞击加载的方式研究了固支泡沫铝夹芯拱的塑性动力行为.对夹芯拱的变形与失效模式进行了系统的分类和分析,并考察了发射弹的动量、面板厚度、泡沫芯层厚度及曲率半径对其抗撞击性能的影响.夹芯拱的变形与失效模式可分为3种形式:前面板在作用区域的压入失效和整体的大变形、芯层的压缩失效和剪切失效以及后面板的非线性大变形....     

冲击波和破片群联合作用下高强聚乙烯/泡沫铝夹芯复合结构毁伤响应特性

为提高舰船在冲击波和破片群联合作用下抗毁伤能力,提出一种新型高强聚乙烯/泡沫铝夹芯复合结构,旨在采用TNT炸药和预制破片的方式开展其在联合作用下毁伤响应的数值研究.基于有限元软件LS-DYNA,模拟结构在冲击波和破片群联合作用下的动态响应过程,与典型工况的实验结果对比验证数值模型的可靠性.在此基础上,分析特征点的速度与...     

常见蜂窝胞元轴向承载能力研究

根据细长杆稳定理论与薄壁板壳屈曲理论,建立了圆形、正方形和正六边形蜂窝夹芯胞元壳的轴向受压理论分析模型,推出了不同形状蜂窝胞元夹芯的临界应力（或蒙皮平压应力）计算公式,在此基础上对不同胞元轴向承载能力用比强度的形式进行了比较。得出了在蜂窝夹芯材质相同情况下,圆形疏排蜂窝结构的比强度最高,依次是圆形密排和正六边形蜂窝,正方形结构的比强度最低等结论。最后用3D有限元数值模拟技术,通过对铝质正方形蜂窝胞元壳的模拟,将其结果与本模型计算值进行了比较,两者吻合较好。其结论对蜂窝夹芯结构的理论研究与选型设计都有重要指导意义。     

基于FEKO的夹芯型吸波材料优化研究

基于FEKO仿真软件,构建夹芯型吸波材料的反射率仿真分析模型,研究透波传输层材质及厚度对夹芯型吸波材料吸波性能的影响,进一步设计并制备了兼具良好侵彻性能的夹芯型吸波材料。结果表明:在填充导电炭黑(w=3%)和磁损耗型吸波剂MZ(w=40%)的聚氨酯基吸波芯材表面前置3 mm厚的石英玻璃纤维增强复合材料作透波传输层,可以有效提高吸波芯材的吸波性能;由3 mm Q-GFRP、5 mm PU基吸波芯材、5 mm S-GFRP和3 mm CFRP构成的夹芯型吸波材料的综合性能最佳,拥有11 mm厚的防护材料层,且对7.19 GHz~18.00 GHz频段电磁波的吸收率大于90%。     

爆炸冲击波和破片联合作用下玻璃纤维夹芯复合结构毁伤特性实验研究

为研究爆炸冲击波和破片联合作用下复合夹芯结构的防护能力和毁伤机理,采用TNT和预制破片开展了冲击波和破片联合作用下玻璃纤维夹芯结构的联合毁伤实验。研究玻璃纤维复合夹芯结构的毁伤特性,将其防护能力与芳纶、高强聚乙烯复合夹芯结构进行了量化对比,并分析了冲击波和破片联合作用下复合夹芯结构前面板、芯层、后面板的破坏模式及相应破坏机理。结果表明：选用复合夹芯结构抗冲击波和破片联合毁伤时,同等防护能力所需E玻璃纤维芯层重量分别为芳纶芯层、高强聚乙烯芯层的1.37倍、2.50倍;前面板破坏模式主要由冲击波载荷、破片载荷、芯层约束3方面因素共同决定;破片载荷对芯层破坏模式起主要作用,后面板破坏模式与芯层碰撞、破片载荷两方面因素有关,其中冲击波载荷和芯层碰撞为面载荷,使前后面板产生整体弯曲变形,破片载荷为点载荷,使面板和芯层产生局部的穿甲破孔,芯层约束限制了前面板变形空间。     

玻璃纤维/环氧树脂/不锈钢网复合材料性能研究

为研究金属网厚度、金属网粒度、上层预浸料厚度和铺层角度对复合材料力学性能的影响。制备了1.8 mm厚度的9组玻璃纤维/环氧树脂/不锈钢网复合材料,对其进行正交试验仿真分析,并与试验结果对比。结果表明：仿真与试验的最大偏差为4.36%,证明仿真结果可靠。当金属网厚度为0.4 mm,粒度为590μm,上层预浸料厚度为0.9 mm,铺层角度为0°时力学性能最优。     

两种非圆截面弹芯的侵彻性能研究

对两种同长度、同质量、同密度的非圆截面弹芯的侵彻性能进行了研究。结合弹芯侵彻靶板试验,建立了三维有限元计算模型。为了分析弹丸侵彻过程中一些重要参数变化规律,计算了不同初始速度时弹芯的侵彻深度,并给出随入射角不同,两种截面弹芯侵彻靶板莳深度变化。计算结果表明：在相同条件下侵彻深度随速度的增加而增大;相同速度下侵彻深度随入射角的增大而减小,在角度增大到某一定值时子弹跳飞。数值结果与试验结果吻合较好。对非圆截面弹芯的设计有一定的参考价值。     

壳-芯结构Gd3+掺杂BaTiO3/网状PPy吸波材料的性能研究

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了Gd3+掺杂钛酸钡纳米粉体,借助XRD、SEM及矢量网络分析仪等分析测试手段对试样晶相、颗粒粒径、表面形貌及吸波特性进行了研究。结果表明:煅烧温度为1 150℃可获得Gd3+掺杂钛酸钡,是顺电相与铁电相的混合相,Gd3+掺杂钛酸钡可产生间隙杂质能级及电偶极子畴壁共振和弛豫共振的改变,影响吸收特性;网状结构的PPy微观具有更大的离域空间,利于形成导电链和局部导电网络,提高导电率,促进电磁波损耗;Gd3+掺杂BaTO3/PPy复合材料,在5.25 GHz左右有最大回损-32 dB,小于-5 dB的频宽达到1.70 GHz。     

复合材料层合板弹击性能数值研究

针对纤维增强复合材料层合板不同弹击速度条件下的弹击特性问题,基于大型有限元软件LS-DYNA3D,建立了一套适用于不同铺层顺序、铺向角以及不同弹击速度的数值模拟方案,对纤维增强复合材料铺向角、铺层顺序对其弹击性能的影响作用进行了数值分析研究。结果表明,增加长纤维的使用比例,可有效提高结构的吸能及抗弹击特性,且在低速弹击条件下铺向角与铺层顺序对弹击性能有明显作用,而在高速条件下几乎无影响。