纸夹芯和泡沫复合层状结构的动态缓冲吸能特性研究

针对由EPE(Polyethylene foam,聚乙烯泡沫)、瓦楞纸板、蜂窝纸板组成的复合层状结构在跌落冲击载荷作用下的缓冲防护特性,研究了加速度-冲击持续时间曲线、应力-应变曲线的特征,探讨了冲击能量对峰值应力、缓冲吸能特性的影响关系。结果表明,纸瓦楞、纸蜂窝改善了EPE的缓冲吸能特性,纸夹芯和泡沫复合层状结构的峰值应力、单位面积吸能、单位体积吸能、比吸能都随着跌落冲击能量的增加呈线性增加的趋势。在相同跌落冲击条件下,相比瓦楞与EPE复合结构,蜂窝与EPE复合结构的峰值应力平均减少了23.6%,能量吸收率平均提高了8.85%,比吸能平均提高了18.1%,缓冲吸能效果更好。     

复合材料板受低速冲击时能量吸收的实验研究

利用落锤装置，对玻纤／环氧和碳纤／环氧两种复合材料层合板进行了低速低能量的冲击实验研究。利用传感器技术记录了落锤冲击板过程中速度随时间变化曲线，计算了冲击动能和材料损伤时的能量吸收。通过数学处理得到了冲击载荷和冲击点位移随时间变化曲线。还对多次冲击的能量吸收问题进行了实验研究。     

面外压力下蜂窝结构弹性屈曲临界载荷

1 引言蜂窝结构越来越广泛地用于船舶、车辆、飞机、航天器、大型空间站,并被用作能量吸收器件.例如,航天器登陆舱上,用蜂窝结构吸收冲击能量.蜂窝结构在面内及面外(面外即图1(a)的z 方向)载荷作用下的强度和稳定性分析,在工程实践中有重要意义.面内载荷作用下蜂窝结构的强度分析、弹塑性屈曲和断裂特性的研究,近年来发展较快.面外压力下蜂窝结构的弹性屈曲分析,目前还没有理论分析模型,只有半经验     

纤维复合材料包裹钢管冲击功响应分析

对冲击功曲线在三个发展阶段的特征进行探讨,研究了结构的抗冲击性能评价指标并对侧向冲击作用下玻璃纤维复合材料(GFRP)包裹钢管的动力响应与抗冲击性能进行了分析。结果表明:冲击功曲线在各个阶段呈现不同特征,平台阶段冲击功的增加值占总冲击功的比重最大,显著影响全程的冲击功发展。抗冲击性能评价指标主要包括吸能、冲击力平台值及耗能系数。GFRP厚度的增加提高了试件的强度及整体刚度,使试件在更小的位移内所吸收的能量增加,改善了抗冲击性能;不同冲击能量下冲击力平台值与耗能系数稳定。速度峰值随GFRP厚度的增加而提高,而试件的最大位移与应变减小;由于在冲击过程中存在能量损耗,试件的吸能值小于落锤初始动能。     

电炮加载下芳纶蜂窝夹芯板的动力响应

研究了方形钛-芳纶蜂窝夹芯板在电炮驱动的高速聚酯飞片撞击加载下的动力响应，给出了面板和蜂窝芯层在不同冲击速度下的变形及失效模式。采用VISAR(velocity interferometer system for any reflector)测速技术测量了后面板中心点的速度时程，分析了芳纶蜂窝夹芯板的动态响应过程，讨论了冲击速度对夹芯板动力响应和抗冲击能力的影响。研究结果表明，低波阻抗的芳纶蜂窝破碎行为阻断了应力波向后面板的传播途径，破碎的蜂窝和塑形大变形的前面板吸收了高速冲击的大部分能量，充分发挥了钛合金的高强度和芳纶蜂窝的缓冲吸能特性，提高了夹芯板整体的防护能力。     

四边手性蜂窝动态压溃行为的数值模拟

建立了四边手性蜂窝的有限元模型,采用数值模拟方法研究了四边手性蜂窝在不同冲击速度下的变形模式和能量吸收等动力学响应特性,并同普通六边形蜂窝的冲击行为进行了对比。计算得到了这2种蜂窝的变形模式图、动力响应曲线和能量吸收曲线。模拟结果表明:低速冲击下,四边形手性蜂窝的变形模式为“Z”字形;高速冲击下,四边手性蜂窝的变形模式与普通蜂窝的“I”字形模式类似;在适中速度的冲击下,四边手性蜂窝表现出兼具高速冲击和低速冲击特征的一种过渡态变形模式;随着冲击速度的提高,局部变形带由固定端向冲击端移动,并且能量吸收能力也随之提高;在中、低速度的冲击下,能够观察到拉胀材料压缩时特有的“缩颈”现象。     

纸浆模塑制品冲击承载能力和能量吸收分析

应用 INSTRON 9250HV 型落锤冲击试验系统和有限元技术研究了不同湿度下纸浆模塑制品的冲击压缩过程、承载能力、能量吸收特性。结果表明：纸浆模塑材料的弹性模量和屈服应力均随相对湿度的增高显著下降，90%相对湿度下纸浆模塑材料的弹性模量和屈服应力分别仅为50%环境湿度下的弹性模量和屈服应力的44.5%和37.6%；有限元分析得到的纸托制品含有湿度信息的冲击压缩载荷-变形曲线、能量吸收曲线与相应实验结果一致；纸浆模塑制品的冲击承载能力和吸能性能随着湿度的增大显著下降，90%相对湿度下纸托制品第一次和第二次的屈曲载荷分别仅为50%相对湿度下的屈曲载荷的44.8%和47.9%；纸托制品设计时应以下层支撑结构冲击压溃为设计限度，下层支撑结构压溃时的名义应力值和能量吸收值即为纸托制品设计的最佳吸能点(吸能设计限值)。     

Weaire-Phelan缓冲结构跌落冲击有限元分析

缓冲包装的结构对其缓冲性能具有重要影响。本文设计了两种胞元密度的Weaire-Phelan缓冲结构,其试样体积基本相同、用料体积一致。应用有限元方法对这两种试样受冲击后的压缩变形过程进行了分析,研究了在不同跌落高度、跌落质量下Weaire-Phelan缓冲结构的冲击承载能力和能量吸收特性。结果表明,Weaire-Phelan缓冲结构受冲击后的压缩变形过程与常见的多胞结构类似。首先顶部胞体发生叠缩,然后叠缩逐渐向下传递,最后是一个由下及上和由上及下双向同时渐进叠缩的压溃过程,与蜂窝结构从顶部到底部逐渐依次折叠的压溃方式有所不同。Weaire-Phelan缓冲结构受跌落冲击时的峰值应力、平台应力随跌落高度的增加而增大,而跌落质量对峰值应力、平台应力几乎没有影响;当胞元密度增大,Weaire-Phelan缓冲结构受跌落冲击时的平台应力略有提高,但吸能性能略有降低。本研究可为Weaire-Phelan结构的缓冲包装优化设计提供参考依据。     

铝面板厚度对Nomex蜂窝夹层结构冲击后弯曲性能影响的试验研究

通过低速冲击试验和四点弯曲试验,研究了铝面板厚度对Nomex蜂窝夹层结构抗冲击能力和剩余强度的影响。结果表明:在冲击荷载作用下,面板发生变形的区域大小随面板厚度增加而变大,当面板厚度大于0.5mm时,变形区域直径趋于稳定;无论试件是否受到过冲击,在弯曲载荷作用下,0.2mm厚面板发生芯格内屈曲失稳,而其他厚度面板均发生格间失稳;对无冲击损伤的结构,0.2mm厚面板弯曲强度显著低于其他厚度面板;对含冲击损伤的结构,0.2mm厚面板的剩余强度百分比最高。     

偏心率效应对金属圆柱管轴压性能的影响

用含有偏心率因子的直链塑性铰叠缩模型来分析金属圆柱管轴向压缩能量吸收，根据能量原理推导了瞬时载荷，从而获得压缩过程的载荷-位移曲线．讨论了偏心率对平均压缩载荷和载荷-位移曲线形貌的影响．实验结果与模型分析符合得很好．