三种内夹层双层舱壁结构的数值仿真（英文）

反舰导弹在侵彻进入舰艇装甲内部时,爆炸产生冲击波和飞散破片对人员和舰艇内部设备具有严重毁坏性。研究了三种不同内夹层结构形式的双层舱壁结构:X型与六边形组合夹层结构、十字型蜂窝夹层结构以及细胞增长型蜂窝夹层结构。采用ANSYSY/LS-DYAN模拟了自锻破片对三种不同舱壁结构的侵彻过程。根据破片的速度衰减和靶板的能量变化可知,十字型蜂窝夹层结构的双层舱壁结构最适合作为舱壁的中间结构,并对其动态响应特性进行了分析。     

陶瓷球形破片威力性能及毁伤效应数值模拟分析

利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元分析软件,对相同材料、相同结构的陶瓷球形破片,在不同初速条件下对25 mm松木靶和后效硬铝靶的侵彻性能进行了数值模拟和对比分析,并做了相应的实验.结果表明初速度是影响陶瓷破片毁伤效能的重要因素之一.随着破片初速度的减小,破片的穿透能力大幅度下降,因此可以通过控制破片初速度限制其有...     

轴向预压缩双晶片动力学模型与特性分析

基于夹层结构是非常理想的抗爆炸冲击、弹道侵彻的轻质结构材料,制备了双层K-cor夹层结构试样。首先,采用一级轻气炮系统实验研究了双层K-cor夹层结构的高速冲击响应;其次,建立了双层K-cor夹层结构的有限元模型模拟了高速冲击过程,并利用该模型分析了高速冲击过程中的能量吸收和破坏模式;最后,讨论了结构的变化对于高速冲击性能的影响。结果表明：双层K-cor夹层结构相比单层结构的弹道极限速度提升了8.3%,模拟结果与实验值吻合较好;双层结构的优势在于更多界面在冲击作用下导致的吸能机制增加;提高Z-pin植入密度能够切实有效地提升K-cor的高速冲击性能。     

直升机尾梁蜂窝夹层结构四点弯曲试验

对民用直升机尾梁蜂窝夹层结构进行了弯曲加载试验,应用四点弯曲的加载方式分析考核区的纯弯曲性能.设计了一种试验件的加强方式以防止加载区提前发生破坏,并对某型直升机尾梁封边框处使用不同胶膜的蜂窝夹层结构进行切割和修理来制备试验件,通过试验对直升机尾梁蜂窝区的界面连接强度与45°封边框处使用不同胶膜的相关性进行了分析.对比分...     

蜂窝夹层结构复合材料的力学性能研究

设计了不同铺层形式的蜂窝夹层结构复合材料实验板 ,研究了胶膜、铺层方式以及界面缺陷对蜂窝夹层结构的力学性能影响 ,对比了蜂窝夹层结构中的面板与叠层板的性能。     

方形破片对铝板的侵彻研究

预制破片广泛应用于防空导弹.针对方形预制破片侵彻铝合金板的情况,采用有限元法,分析了在不同姿态、不同速度条件下破片的剩余速度、弹道极限以及铝板的损伤形貌、尺寸.研究方法与结论可供相关预制破片战斗部威力优化设计和威力评估提供参考.     

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.     

轻质高强类蜂窝夹层结构力学性能分析及优化

创新构形类蜂窝夹层结构相比于传统六边形蜂窝夹层结构,具有更好的力学性能.本文以类蜂窝夹层结构的面板层厚度tf、夹芯层厚度c及胶粘剂层厚度ta为优化参数,采用多目标遗传算法对类蜂窝夹层结构各项力学性能进行优化设计.分析了各厚度参数对夹层结构的力学性能的影响情况,同时探讨了参数协同作用下,各层厚度对力学性能的敏感程度,并根据实际工程应用情况对优化解进行折中选择.研究发现:与优化前的初始值比较,优化后的类蜂窝夹层板在x轴向等效弹性模量增长了8.17％,z轴向等效弹性模量增长了63.08％,xz面内等效剪切模量增长了19.82％,xy面内等效剪切模量减小了26.11％,弯曲刚度增长了45.31％,扭转刚度增大了69.83％,总重量减小了8.26％,较好地改善类蜂窝夹层结构的各项力学性能.该研究为夹层板结构优化设计提供了一定的参考依据,具有重要的创新意义和实用价值.     

混杂复合材料蜂窝夹层结构冲击特性研究

采用试验与有限元分析相结合的方法研究了复合材料蜂窝夹层结构的抗冲击性能.基于Vumat子程序建立其三维渐进失效准则,通过试验来验证仿真模型的准确性.利用精确仿真模型来进一步对不同参数下蜂窝夹层结构的抗冲击特性进行研究.结果 表明:冲击能低于一定值时,冲击峰值力随冲击能的增加而增加,当冲击能超过该值时,冲击峰值力将会稳定不变;冲头直径越小,冲击峰值力越小,蜂窝夹层结构吸收能越大;蒙皮厚度的增加可使蜂窝夹层结构抗冲击性能增强,但蒙皮厚度对吸能特性影响较小.     

类蜂窝夹层结构振动特性分析及应用研究

对新型类蜂窝夹层结构进行了振动特性研究,运用Hoff理论对类蜂窝夹层结构进行振动特性分析,计算类蜂窝夹层结构在四边简支边界条件下的振动固有频率方程解.并用有限元软件ABAQUS进行振动模态分析与理论值进行对比,结果表明误差保持在10％以内,吻合度较好,检验了理论公式的可行性.在此基础上研究类蜂窝夹芯壁厚和面板与夹层板厚...     

结构型吸波材料电磁特性的设计计算

结构型吸波材料兼具吸波与承载的双重功能,且具有可设计性,是一个重要的吸波材料的研究方向。夹芯结构吸波复合材料因其质轻、强度高,又能较好地吸收电磁波而广泛应用于飞机的机翼、尾翼和机身等部位。应用时域有限差分法(FDTD)建立正六边形蜂窝夹芯结构和波纹板型夹芯结构的电磁散射模型,通过数值仿真手段,计算了两种夹芯吸波结构和全金属结构的RCS值,对不同结构形状的夹芯结构的吸波性能进行了分析。     

穿孔对平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩性能的影响

建立平纹编织面板蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析模型来分别研究无损伤面板和单侧面板含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构的侧向压缩性能,并将该结果与试验结果进行对照,以验证所建立模型的正确性。考虑到模型具有高度的材料非线性,选用ABAQUS/Explicit求解器进行蜂窝夹芯结构准静态侧向压缩性能的模拟,通过编写VUMAT子程序,分别设置面板和芯子的失效准则及刚度退化模型,选用内聚力模型模拟胶层,完成侧向压缩下蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析。研究结果表明：无损伤面板的蜂窝夹芯结构侧向压缩强度受面板的屈曲行为控制,含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构侧向压缩强度受含穿孔侧面板基体的抗压缩能力控制,且穿孔损伤会严重降低蜂窝夹芯结构的侧向压缩强度。     

基于等效理论的多夹心层蜂窝板模态分析

研究蜂窝板的三明治等效理论,应用该等效理论对蜂窝板夹芯进行等效计算得其等效参数,建立多夹心层蜂窝板的有限元模型,完成不同算例在不同边界条件下的模态分析,解决了通用有限元程序如NASTRAN等不能直接计算蜂窝板的动、静力学性能问题.将计算结果与解析解对比,说明等效方法是合理的,适用于多夹心层蜂窝板结构的有限元分析.     

蜂窝芯结构力学特性的实验与仿真研究

负泊松比蜂窝芯结构具有独特的力学性能,有着良好的应用前景,蜂窝芯结构弹性模量的研究是夹层结构设计的基础。文章对蜂窝芯结构模型进行力学性能实验以及ANSYS仿真分析研究,结果表明蜂窝芯结构的弹性模量都是随着t／b的增大而增大,且与理论计算值为同一个数量级,为蜂窝芯结构的工程实用化研究奠定了基础。     

蜂窝夹芯板参数化建模与优化设计

在蜂窝夹芯板的有限元分析过程中,为提高结构的建模和分析效率,基于有限元软件开发参数化建模与分析模块,可以完整地进行蜂窝结构的建模、分析、校核与后处理,使蜂窝结构的有限元分析过程流程化、高效化.在此基础上,以质量轻量化为目标,以结构强度为约束条件,基于MATLAB使用遗传算法、罚函数法、模式搜索法对蜂窝结构进行尺寸参数优...     

激光干涉在蜂窝夹心层板振动模态测量中的应用

采用激光电子散斑干涉测量技术(electronic speckle pattern interferometry,简称ESPI)对悬臂矩形损伤蜂窝夹心复合板稳态振动下的振型进行了实验研究。通过完整试样的振型测量结果与有限元模拟均匀悬臂金属板结构振型的类比,验证了有关蜂窝夹心复合材料具有横观各向同性假设的观点,获得了悬臂矩形蜂窝夹心复合层板前14阶离面振动模态的振型图。实验结果表明,结构的损伤导致其局部刚度改变,使得共振频率减少,损伤对其高阶振型的形状改变较为明显,有时甚至是模态跃迁。     

基于ANSYS的双层蜂窝纸板有限元分析

为了设计出结构合理、性能良好、经济性好的蜂窝纸板,采用ANSYS有限元分析软件建立双层蜂窝纸板模型,分析双层蜂窝纸板的静态特性,证明了双层纸板较单层蜂窝纸板抗压性能更好,给蜂窝纸板结构的改良和性能的提高提供了参考。     

Maximizing structure performances of a sandwich panel with hybrid composite skins using particle swarm optimization algorithm

A sandwich panel, composed of hybrid laminate skins of AL (aluminum)-CFRP-GFRP and aluminum honeycomb core, was optimized for maximizing the structural performance. Stacking sequence of the three different materials comprising the hybrid laminate skins and individual ply angles are taken as design variables in the present optimization problem. Synergizing a particle swarm optimization (PSO) algorithm method with a specially developed FEM program enables one to optimally decide the design variables and thereby significantly improve the sandwich performance. The present technique applying PSO to a hybrid sandwich in conjunction with FEA has extended the application area of optimization with a complex honeycomb sandwich that is not possible by the conventional method.     

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。