三明治结构上下面板的耦合动力响应

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作为一种良好的能量吸收材料,多孔材料在防护领域得到了广泛应用。但是由于多孔材料的强度相对较低,很少将其单独用于防护,大多数情况下都将其放置于强度较高的材料中间充当夹芯形成三明治结构,提高防护性能。国内外已经对三明治结构展开了诸多的研究,但目前的研究主要集中在对夹芯结构整体变形的研究,考虑上下面板在响应过程中的耦合作用的很少。但是研究发现,上下面板的应力以及运动并不总是保持一致。所以本论文基于宏观力学模型、二维多孔材料(蜂窝材料)和三维多孔材料(泡沫材料)的细观力学模型,探讨了上下面板的耦合动态响应,为三明治结构动态响应分析模型的改进给出理论基础。论文主要工作如下:  (1)基于简化的三明治结构计算模型,应用多孔材料的宏观应力-应变曲线和失效机制,初步定性揭示上下面板作用力与冲击速度的关系,探讨了在三明治结构模型建立中考虑上下面板耦合作用的必要性。  (2)研究了二维蜂窝材料夹芯结构在不同冲击速度冲击下的动态响应过程,引进惯性因子,给出了上下面板响应应力随冲击速度变化的理论公式。  (3)针对两种十四面体三维泡沫材料模型:镂空模型和完整填充模型,对比了镂空模型和完整填充模型的变形模式,以及不同冲击速度下两种模型的动态平台应力,计算结果表明完整填充模型具有更加良好的能量吸收能力。随后选用完整填充模型,建立了高宽比为2的十四面体模型,对其变形模式、上下面板平台应力之间的相互关系予以了进一步讨论。上下面板平台应力随冲击速度变化的相互关系与前面给出的理论公式吻合度良好。
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