低速大质量球头弹冲击下薄板塑性动力响应分析

为研究半穿甲导弹冲击下舷侧结构抗侵彻性能及机理,探讨舷侧抗半穿甲导弹侵彻结构设计,假设低速大质量球头弹冲击下薄板的穿甲破坏可分为隆起变形、碟形变形和弹体贯穿3个阶段,采用理想刚-塑性材料本构模型,同时考虑剪切、弯曲及薄膜拉伸对薄板变形和失效的作用,分析了薄板在冲击过程中的塑性动力响应及三个阶段中的变形吸能,并采用材料有效塑性应变失效准则分析了薄板的穿甲破坏准则,得到了弹体穿甲后的剩余动能和速度、薄板的弹道极限速度以及薄板的最大塑性变形。模型计算结果与实验结果及有限元分析结果吻合良好。     

纤维缠绕复合材料约束球形浮力芯材准静态压缩吸能机制

针对海洋工程平台的防护吸能和浮力储备需求,设计一种纤维缠绕复合材料约束球形浮力芯材吸能结构。为分析其变形损伤特征和能量耗散机理,通过ABAQUS有限元软件和万能材料试验机开展数值模拟分析和试验验证研究。通过力学响应特征和损伤破坏模式分析可知,结构吸能设计的关键在于表层和芯材的泊松比匹配。芯材主要通过塑性压缩损伤和剪切断裂破坏吸收能量,而表层吸能则主要通过环向的花瓣形拉伸断裂破坏。研究表明,该型结构单元压缩吸能特性优异,可实现海洋工程结构平台的防护吸能和浮力储备要求。     

低速冲击下玻璃钢/钢复合结构损伤特性实验研究

考虑基体材料的不同增韧特性,针对两种不同的玻纤织物增强复合材料/钢复合结构进行低速冲击实验,采用超声波探伤仪对玻璃钢损伤区域进行了探测.结果表明,采用增韧基体的玻璃钢/钢复合结构在低速冲击下玻璃钢层的抗冲击能力更强,相同能量冲击下的损伤面积更小;损伤面积近似呈正方形分布,正方形对角线与纤维方向一致.     

无障板水下声辐射特性的参数影响规律研究

平板作为工程结构最常见的形式,探讨其振声性能的基本变化规律对指导结构减振降噪设计具有重要意义。首先,基于各向同性材料无障板振声理论,推导了无障板的声压积分方程;然后,将结构的动力方程代入无障板形式的振速方程中,通过离散声压差值和叠加板的振动模态位移,并参考有障板的声辐射阻抗表达形式,得到无障板的声辐射阻抗,进而求解振动和声辐射响应;最后,以水下简支矩形板为例,计算对比了声辐射参数,分析了模量、密度、厚度、损耗等对无障板振声性能的影响规律。结果表明:板的刚度、阻尼均可直接影响结构的振动,材料模量、厚度以及损耗因子参数越大,壳板的减振降噪性能越优越。     

冲击波载荷作用下固支正交各向异性薄板挠度特性分析

根据能量原理,采用层合板理论和薄板大变形理论,对四边固支的矩形正交铺层的纤维增强复合材料薄板在爆炸冲击波作用下的弹性大变形进行理论分析,得到了层合板的最大挠度计算公式。有限元数值模拟计算表明,理论计算结果与有限元数值模拟的结果吻合较好,因此该方法可用来对复合材料板在弹性范围内的最大挠度进行预测,同时认为根据薄板的最大挠度,可以计算板的应力(应变)分布和复合材料板失效时的爆炸载荷。     

基于表层及芯材阻尼特性的夹层结构导纳分析

针对复合材料夹层板结构,综合开展芯材材料阻尼特性动力学热分析(DMTA)试验、表层玻璃钢和芯材试件阻尼衰减特性研究,通过夹层板结构的模态激振试验得到结构的模态阻尼比。从结构动力学方程出发探讨了影响多自由度系统结构传递导纳的相关参量,试验对比分析了钢质板和复合材料夹层板两型结构的传递导纳特性,并研究了激振点与响应点间距对复合材料夹层结构传递导纳的影响。研究表明:当尺寸和边界条件相同时,影响结构传递导纳的主要因素是结构的固有频率和模态阻尼。试验还得到了复合材料夹层板较钢质板的基频提高值和传递导纳降低均值,该试验结果可为工程设计提供参考。     

双壳结构水下耐撞变形吸能特性分析

以潜艇典型舯部结构为例,建立双层壳体结构水下碰撞数值分析模型,探讨了低强度撞击载荷作用下双层壳体的水下耐撞特性和舷间水的防护机理,指出在低强度撞击载荷作用下,舷间水一方面将使撞击区域减小,另一方面又将撞击能量扩散至舷侧结构整体,从而有效改善外层壳板结构的撞击环境,提高其整体吸能能力。在此基础上,进一步分析了不同撞击强度载荷作用下双层壳体的典型变形及破坏模式,讨论了各主要组成构件的变形吸能分布特性,认为在高强度撞击载荷作用下,双层壳体的吸能主要取决于耐压壳体结构,而非耐压壳体结构的耐撞吸能值将随着壳体的破损而趋于稳定。最后,指出水下双层壳体结构的耐撞特性研究可分为3个强度等级,并存在相应的研究重点和内容。