| 透明陶瓷夹层结构冲击响应及BP神经网络预测 |
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| 引用本文： | 罗浩舜,牛欢欢,王木飞,陈佳君,李志强.透明陶瓷夹层结构冲击响应及BP神经网络预测[J].爆炸与冲击,2023(10):73-88. |
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| 作者姓名： | 罗浩舜 牛欢欢 王木飞 陈佳君 李志强 |
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| 作者单位： | 1. 太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所;2. 太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室;3. 太原理工大学力学国家级实验教学示范中心;4. 太原理工大学航空航天学院 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（11972244）； |
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| 摘 要： | 首先，选择以蓝宝石陶瓷为迎弹层、二氧化硅无机玻璃和聚碳酸酯有机玻璃为吸能层和聚氨酯为胶结材料的透明夹层结构为研究对象，采用一级轻气炮对试样进行了冲击实验，试样呈现陶瓷层弯曲失效破坏主导和冲击压缩破坏主导的2种破坏模式，通过高速摄像详细记录裂纹动态扩展过程。然后，采用Abaqus有限元软件对多组结构层厚度配比的透明夹层结构进行120、150、180 m/s速度的弹体冲击模拟，针对陶瓷材料引入了基于JH-2本构模型的子程序，并结合单元删除法，对裂纹扩展和碎片飞溅过程进行了数值模拟。模拟结果与实验结果吻合较好。最后，采用BP神经网络算法对冲击点后侧位移峰值进行了预测，单层和多层神经网络模型平均计算耗时分别为1和3 min，与位移峰值的数值模拟结果相比，2种神经网络模型预测结果的平均相对误差分别为7.6%和3.2%。该BP神经网络模型计算时效和精度都满足要求，相比传统消耗5 h的有限元计算，节省大量时间，可对透明夹层结构的设计提供指导。
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| 关 键 词： | 透明夹层结构 JH-2本构模型 BP神经网络 轻气炮冲击实验 裂纹模式 |
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