泡沫鋁夾層板抗侵徹性能研究.pdf

1、泡沫鋁夾層板因其擁有質(zhì)輕、高比剛度、高比強(qiáng)度和優(yōu)越的吸能效率，在汽車、航空航天、建筑、船舶制造、船舶防護(hù)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種抗沖擊復(fù)合材料，不可避免地遭受各種彈體和抨擊物的沖擊，因此只有掌握其抗侵徹性能，才能使其發(fā)揮自身的防護(hù)能力。
　　本文首先對(duì)閉孔泡沫鋁材料在準(zhǔn)靜態(tài)條件下進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)，得到泡沫鋁夾層板芯層的壓縮本構(gòu)模型參數(shù)。其次在對(duì) Q235鋼板抗侵徹模型進(jìn)行正確數(shù)值模擬驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，得到其正確本構(gòu)參數(shù)并總結(jié)相關(guān)參

2、數(shù)對(duì)其抗侵徹性能影響。再次，在對(duì)泡沫鋁夾層板有限元仿真計(jì)算正確驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，基于泡沫鋁和鋼板本構(gòu)參數(shù)建立了以Q235鋼為面板，泡沫鋁材料為芯層的泡沫鋁夾層板有限元模型。分析了動(dòng)態(tài)沖擊過(guò)程、夾層板的塑性變形、彈體剩余速度曲線以及夾層板的吸能性能。最后展開(kāi)對(duì)泡沫鋁夾層板抗侵徹性能相關(guān)參數(shù)研究，為泡沫鋁夾層板在不同情況下的抗侵徹特征和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供計(jì)算基礎(chǔ)。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）開(kāi)展了不同密度的泡沫鋁在準(zhǔn)靜態(tài)條件下的壓縮實(shí)驗(yàn)，研究

3、了泡沫鋁材料的彈性模量、屈服平臺(tái)強(qiáng)度、屈服平臺(tái)長(zhǎng)度與其材料密度的關(guān)系；分析了閉孔泡沫鋁在壓縮過(guò)程中的變形與破壞模式；研究了密度對(duì)其泡沫鋁材料吸能性能的影響；運(yùn)用理論公式對(duì)泡沫鋁實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到了可靠的泡沫鋁壓縮本構(gòu)模型參數(shù)。
　　（2）根據(jù)文獻(xiàn)中鋼板抗侵徹性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合 Johnson-Cook本構(gòu)模型修正了Q235鋼的本構(gòu)參數(shù)，運(yùn)用LS-DYNA軟件對(duì)其在相應(yīng)工況條件下進(jìn)行數(shù)值模擬。對(duì)比仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了有限元

4、分析鋼板抗侵徹性能的可靠性，為后續(xù)泡沫鋁夾層板抗侵徹性能研究提供面板材料的本構(gòu)參數(shù)。同時(shí)重點(diǎn)分析了鋼板的分層效應(yīng)、層間間隙以及不同彈體頭部形狀等參數(shù)對(duì)鋼板結(jié)構(gòu)抗侵徹性能的影響。
　?。?）基于文獻(xiàn)中泡沫鋁夾層板仿真與實(shí)驗(yàn)，建立相應(yīng)計(jì)算模型，完成不同彈體侵徹泡沫鋁夾層板動(dòng)態(tài)過(guò)程數(shù)值模擬，通過(guò)與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了有限元模型的可靠性。然后基于泡沫鋁和鋼板的本構(gòu)參數(shù)，建立了面板為 Q235鋼板，芯層為泡沫鋁材料的泡沫鋁夾層板

5、有限元模型。分析了在沖擊載荷作用下夾層板各部分隨時(shí)間變化過(guò)程的破壞形態(tài)，彈體速度時(shí)間歷程曲線和夾層板吸收能量過(guò)程，泡沫鋁夾層板各部分的塑性變形曲線，以及彈體沖擊速度和彈體頭部形狀對(duì)剩余速度、夾層板的塑性變形和吸能性能的影響。
　?。?）利用LS-DYNA有限元軟件，展開(kāi)對(duì)泡沫鋁夾層板抗侵徹性能相關(guān)參數(shù)研究。重點(diǎn)分析了泡沫鋁夾層板面板厚度、芯層厚度、芯層密度、面板順序以及不同彈體頭部形狀等參數(shù)對(duì)泡沫鋁夾層板抗侵徹性能的影響。為泡沫鋁