爆炸载荷下V型泡沫铝夹芯板的动态响应

摘要

泡沫铝材料具备声学、热学和力学等各方面的优良特性，既可以作为功能材料，又可以作为结构材料，广泛的应用于建筑、交通、国防军事和航空航天领域，受到极大的关注。泡沫铝与钢板构成夹芯板结构，不仅能发挥泡沫材料的吸能特性，而且钢板能提供较高的强度和刚度。随着国际形势的变化，各种问题不断出现，战争接连发生，装甲车在战场上的使用愈发频繁，同时地雷作为一种破坏装甲车的武器被广泛使用，因此装甲车底板的防爆结构设计愈发重视，底板防护结构不仅要具有较高的强度和吸能能力，而且需要轻质以满足车辆的机动性要求，因此研究泡沫铝夹芯板的抗爆特性很有必要。
　　本文首先介绍了大气中的爆炸理论。重点介绍了空气冲击波的形成和传播，爆炸冲击波的初始参数以及国内外学者提出的爆轰波的计算公式和我国设计规范中的计算公式。结果表明，爆轰波超压的大小与炸药的质量和炸药的距离有着密切的关系。
　　其次介绍数值计算中动力学有限元分析基本理论。利用有限元软件LS-DYNA建立爆炸载荷下V型泡沫铝夹芯板的有限元模型并从能量的角度验证模型的可靠性，进而观察平板与V型板在爆炸载荷下的响应过程，得到了V型板具有更好防护性能的初步结论。
　　最后通过改变 V型板的夹角、芯层的厚度、面板的厚度、炸药当量和炸药距离等参数，分析他们对 V型夹芯板结构动态响应的影响，得到了以下结论：
　　(1)随着夹角的减小，后面板的挠度和芯层的吸能减小，结构有较好的防护效果，但芯层的吸能作用没能得到充分的发挥，且较小的夹角会减小离地间隙，降低车辆的机动性。(2)随着芯层厚度的增加，泡沫铝芯层的能量吸收能力越强，结构变形减小，起到了更好的防护作用。(3)增大面板厚度，可以提高结构的弯曲刚度，减小后面板挠度，但不利于芯层的吸能。(4)随着炸药量的增加，V型夹芯板结构的变形和吸能增加；随着炸药距离的增加，V型夹芯板结构的变形和吸能减小。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 泡沫铝材料的用途

1.3 泡沫铝材料的研究现状

1.4 泡沫铝夹芯板的研究现状

1.5 本文研究的主要内容

第二章 大气中的爆炸理论

2.1 引言

2.2 空气冲击波的形成和传播

2.3 爆炸冲击波初始参数

2.4 爆轰波的计算公式

2.5 本章小结

第三章 爆炸载荷下V型夹芯板动力行为的数值模拟

3.1 引言

3.2 数值计算的基本原理

3.3 有限元模型的建立

3.4 材料模型和状态方程

3.5 模型可靠性验证

3.6 夹芯板结构的响应

3.7 本章小结

第四章 爆炸载荷下V型泡沫铝夹芯板动态响应影响因素的研究

4.1引言

4.2 模拟结果与分析

4.3 本章小结

第五章 全文总结与工作展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文