梯度蜂窝夹芯板抗爆炸冲击性能研究
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摘要
近年来,梯度夹芯结构被认为是提高夹芯结构强度,减轻重量更为有效的途径。该文利用弹道冲击摆锤系统对分层梯度蜂窝夹芯板在爆炸荷载下的动力响应进行实验研究,分析梯度蜂窝夹芯板在爆炸荷载作用下的变形失效模式,并与传统非梯度蜂窝夹芯板的抗爆性能进行对比。通过数值模拟对芯层能量吸收和接触力衰减特性做进一步探讨。通过对3种不同胞壁边长(a=1.5,2.0,2.5 mm)和高度(h=5,7 mm)的蜂窝板的排列组合,得到相应的两组分别包含6种密度梯度的蜂窝夹芯构型:面板采用1 mm厚AA2024-0铝合金薄板:为防止结构变形过程中蜂窝胞壁的相互贯穿失效,在蜂窝芯层之间设置0.1 mm厚铝箔,得到两组具有不同总厚度(H=17.2,23.2mm)的梯度蜂窝夹芯板试件。炸药采用TNT柱形装药,装药量为20~35 g,装药距离为120~300 mm。实验结果表明:H=23.2 mm的梯度试件的抗冲击性能明显高于传统非梯度试件;但当试件厚度较薄时,整体弯曲变形较大,芯层压缩量与压缩区域差异较小,并且梯度试件的分层结构导致夹芯板整体性与传统非梯度试件相比较差,所以H=17.2 mm的梯度试件并没有表现出比传统夹芯板更好的抗爆炸冲击性能。通过数值模拟发现,荷载强度和芯层配置对结构的抗爆炸性能有明显影响。在较强的冲击载荷下,梯度试件具有更好的抵御爆炸的性能;在相同的载荷条件下,梯度试件芯层吸收的能量和接触力衰减率都要高于非梯度试件;其中,相对密度递减的芯层排列,其方式芯层吸收的能量和接触力衰减率最高。
引文