泡沫填充式全复材蜂窝夹芯圆柱壳的低速抗冲击性能研究

【作者】 李则霖； 李晖； 任朝晖； 柏汉松； 张海洋； 王相平； 周勃； 韩清凯； 周晋； 官忠伟；

【机构】 东北大学机械与自动化学院； 中国航发沈阳发动机研究所； 利物浦大学工程学院； 沈阳工业大学建筑与工程学院； 西安交通大学机械工程学院；

【摘要】 本文建立了一种可预测泡沫填充全复材蜂窝夹芯圆柱壳低速冲击性能的解析动力学模型,并对其抗冲击特性开展了评估研究。结合Hamilton等效理论和Gibson理论,获得了夹芯结构的等效材料参数;基于准静态的渐进损伤法和虚功原理,结合高阶剪切变形壳理论和von Karman大变形理论,建立了各失效事件的本构关系;考虑了该类型夹芯结构在低速冲击时的坍缩影响,修正了其对应的冲击失效准则和破坏模式,并利用弹塑性接触准则和能量法成功求解了结构系统的冲击位移、接触力和冲击能量吸收等关键参数。在利用文献结果对模型进行了初步验证后,使用浇注法制备聚氨酯泡沫填充蜂窝块,采用一体加热成型法获得一系列试件。最后,对有、无填充泡沫的试件在不同冲击能量下进行了测试,进一步验证了模型的正确性,并讨论了蜂窝壁厚、蜂窝边长、蜂窝芯厚度、泡沫密度对结构抗冲击性能的影响。本文所提出的模型工具及相关结论可为提升该结构的抗冲击性能提供重要参考。更多还原