超弹性周期空腔覆盖层的抗冲性能分析

摘要

舰船作为水面各种作战装备的平台，非常容易遭受到来自各种反舰兵器的攻击，同时舰船在海战中也必然会面临各种非接触性爆炸引起的舰船结构的冲击破坏问题。本文旨在保障舰船生命力和战斗力，探究超弹性周期空腔结构覆盖层对舰船抗冲击能力的影响。目前国内外研究者对于在水下爆炸作用下超弹性周期空腔结构覆盖层的抗冲特性研究方法主要有解析法、实验法和数值仿真方法三种。众所周知，水面舰船在爆炸载荷作用下的瞬态响应过程属于大变形、强非线性问题，水下爆炸问题的相关研究极其复杂，涉及多门基础学科，更为困难的是涉及到流体力学、固体力学和结构冲击动力学等学科以及多物理场耦合问题。而近年来，以数值仿真为技术的研究方法成为科研人员对舰船抗冲击研究的有效有段，所以本文拟采用数值仿真的研究方法对于超弹性周期空腔覆盖层结构的抗冲特性进行了深入的研究。
　　本研究主要内容包括：⑴对各种超弹性本构模型进行详细的阐述，介绍了实验样品的制备过程，同时进行了橡胶材料的单轴拉伸实验；⑵提出了2种不同超弹性蜂窝覆盖层结构，利用非线性有限元软件ABAQUS数值模拟的方法研究了其在不同的初速度加载下的力学性能和动态压缩行为，并总结其动态响应特征和宏观变形模式，揭示了超弹性周期空腔蜂窝覆盖层结构的抗冲机理；⑶为了研究阻抗失配机制对声学覆盖层结构在水下爆炸作用下的抗冲特性影响，选用实心橡胶覆盖层和带有圆柱空腔的橡胶覆盖层作对比，研究结果表明由于橡胶的阻抗和空气阻抗的不匹配，造成了应力分布不均，影响了应力波的传播，同时也吸收了一定的冲击能量，起到良好的抗冲击效果；⑷研究了六韧带手性覆盖层结构在水下非接触爆炸作用下的抗冲特性，归纳和总结覆盖层结构的动态响应特点和抗冲击性能，重点分析了不同超弹性材料的密度对覆盖层结构抗冲击性能的影响，旨在为舰船抗冲设计的选材提供一定的参考。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 结构的抗冲性能研究现状

1.3 课题来源、主要内容及技术途径

1.4 本章小结

第2章 橡胶材料的本构模型及拉伸试验

2.1 引言

2.2 橡胶材料本构模型

2.3 橡胶材料单轴拉伸试验

2.4 本章小结

第3章 超弹性蜂窝结构覆盖层的动态压缩行为研究

3.1 负泊松比内凹六边形蜂窝结构覆盖层抗冲特性研究

3.2 六韧带手性蜂窝结构覆盖层的动态压行为研究

3.3 本章小结

第4章 基于阻抗失配机制的超弹性覆盖层结构的抗冲性能研究

4.1引言

4.2爆炸冲击波在不同声学阻抗介质中的传播

4.3 本章小结

第5章 六韧带空腔覆盖层结构水下非接触性爆炸作用下的抗冲特性研究

5.1 引言

5.2 声-结构耦合理论

5.3 二维流固耦合有限元模型的建立

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 全文工作总结

6.2 主要创新点

6.3 存在问题及工作展望

致谢

参考文献

附录

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