水下爆炸载荷下复合点阵夹层结构冲击响应分析

摘要

[目的]为提升舰船的水下抗爆能力,针对水下爆炸冲击波作用下新型防护结构碳纤维增强复合材料(CFRP)-点阵铝夹芯板的抗冲击能量吸收性能展开研究。[方法]首先,利用有限元软件ABAQUS建立非药式非接触水下爆炸载荷下CFRP-点阵铝夹芯板的数值仿真模型,并验证其可靠性;然后,通过控制单一变量来分析CFRP-点阵铝夹芯板上、下面板每层纤维厚度和点阵夹芯结构杆件直径对其能量吸收性能与结构挠度的影响;最后,基于上述3种设计参数,采用实验设计方法和数值模拟方法建立代理优化模型,用于对CFRP-点阵铝夹芯板结构的能量吸收性能进行优化设计。[结果]结果显示:在CFRP-点阵铝夹芯板质量恒定的情况下,其优化结果可使比吸收能提高284%;在充分考虑下面板变形的情况下,优化结果的比吸收能可提高59%。[结论]研究表明,该CFRP-点阵铝夹芯板优化结构可有效提升其能量吸收性能,而响应面法是一种可有效提高结构能量吸收性能的优化方法。