宏观负泊松比效应蜂窝基座及防护结构减振与抗爆性能设计

摘要

减振降噪及抗爆安全性设计技术是军用舰艇隐身性能与生命力设计重要研究方向,具有重要理论和工程应用价值。舰艇常规减振抗冲击结构型式及结构材料研究至今,已难有大突破,必须考虑创新的结构型式与特殊材料。蜂窝多孔材料具有重量轻、抗冲击、隔热和隔声性能优良等优点,常作为芯材使用,较少作为承载主结构。本论文提出并设计了可作为主承载结构的具有宏观正泊松比效应和宏观负泊松比效应的新型船用蜂窝隔振器及隔振基座。从强度、刚度、动力学特性及振级落差等角度,探讨了两种蜂窝隔振器和隔振基座的减振效果。对船舶新型宏观负泊松比效应蜂窝隔振器或基座的形状及尺寸设计方法开展研究,探讨了蜂窝壁厚和形状参数对基座或隔振器整体隔振性能影响。其次,建立蜂窝夹芯隔振器动力学优化设计模型,优化结果证明了形状参数影响曲线的有效性,可供负泊松比蜂窝夹芯船舶隔振器的设计参考。对采用钢面板和复合材料面板的该类组合结构减振器及基座的力学性能也进行了对比研究。
　　抗爆抗冲击性能作为军舰生命力的一个重要指标,各国海军和研究人员都进行了大量的研究,从最初的单层防护结构到多层防雷舱结构再到各种新型夹层结构,舰艇抗爆性能有了质的飞越。杨德庆提出了一种具有宏观负泊松比效应的新型蜂窝舷侧防护结构,本文对水下接触爆炸环境下该新型防护结构抗爆性能进行了研究。首先对比研究了蜂窝防护结构与无夹芯双层板防护结构、单层板防护结构之间的抗爆性能差异。其次,分析了正泊松比蜂窝防护结构和负泊松比效应蜂窝防护结构的损伤过程,分为四个阶段并进行了对比。最后,对比研究了不同蜂窝芯材料以及蜂窝胞元层数对防护结构抗爆性能的影响,从而为蜂窝材料和蜂窝层数的设计选取提供指导。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2负泊松比效应材料结构研究现状

1.3舷侧防护结构研究现状

1.4本文主要内容

第二章 宏观负泊松比效应蜂窝隔振器性能研究

2.1引言

2.2正泊松比与负泊松比效应蜂窝隔振器对比研究

2.3复合材料面板对蜂窝隔振器性能影响分析

2.4本章小结

第三章 负泊松比效应蜂窝隔振器隔振性能优化设计

3.1引言

3.2胞元壁厚对蜂窝隔振器性能影响研究

3.3胞元宽度对蜂窝隔振器性能影响研究

3.4胞元高度对蜂窝隔振器性能影响研究

3.5以胞元壁厚、胞元宽度和胞元高度为设计变量的优化设计

3.6本章小结

第四章 宏观负泊松比效应蜂窝防护结构水下抗爆性能分析

4.1引言

4.2蜂窝防护结构与常规防护结构间抗爆性能对比

4.3宏观正泊松比与负泊松比效应蜂窝防护结构抗爆性能对比

4.4蜂窝材料类型对结构抗爆性能影响研究

4.5蜂窝胞元层数对结构抗爆性能影响研究

4.6小结

第五章 总结和展望

5.1全文总结

5.2研究展望

参 考 文 献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文