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爆炸载荷下正弦曲边三维负泊松比夹芯板的动态响应和吸能特性
引用本文:蒋舟顺, 徐峰祥, 邹震, 周谦谋. 爆炸载荷下正弦曲边三维负泊松比夹芯板的动态响应和吸能特性[J]. 爆炸与冲击, 2024, 44(2): 021001. doi: 10.11883/bzycj-2023-0214
作者姓名:蒋舟顺  徐峰祥  邹震  周谦谋
作者单位:1. 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070; 2. 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心,湖北 武汉 430070
基金项目:国家自然科学基金(51975438);高等学校学科创新引智计划(B17034)
摘    要:

具有优异能量吸收特性的负泊松比结构在抗爆炸冲击防护领域有广阔的应用前景。为进一步提升夹芯板的抗爆性能,提出了一种在XY方向力学特性相同的正弦曲边三维负泊松比夹芯板用于防爆保护。采用数值模拟方法,对夹芯板在空爆载荷下的动态响应和吸能特性进行了研究,分析了夹芯板塑性拉伸和弯曲对背面板变形模式和轴向偏转分布的影响,并探究了爆炸距离、炸药质量、面板厚度和芯层关键结构参数对夹芯板变形和能量吸收的影响。结果表明,在空爆载荷下,夹芯板的动态响应过程可分为芯层压缩、整体变形和自由振动3个阶段。后面板在纵向(X方向)和横向(Y方向)上的抗变形能力无明显差异。随着炸药质量增加和爆炸距离减小,夹芯板的后面板中心位移增加,芯层吸能占比减小。此外,采用薄前面板和厚后面板的夹芯板可以提高芯层的吸能占比。当分别增加相同的前、后面板厚度时,前面板厚度对减小后面板中心位移的影响更显著。当芯层厚度从0.6 mm减小至0.2 mm时,后面板中心位移减小49.0%,总能量吸收增加86.7%;芯层振幅从0.2 mm增大至1.0 mm时,后面板中心位移减小20.7%,总能量吸收大致不变;芯层高度从10 mm增大至18 mm时,后面板中心位移减小88.3%,总能量吸收增加56.9%;芯层宽长比从0.56减小至0.2时,后面板中心位移减小39%,总能量吸收增加47.4%。



关 键 词:三维负泊松比结构   夹芯板   抗爆性能   能量吸收
收稿时间:2023-06-16
修稿时间:2023-10-24
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