Diamond形二維柵格共面緩沖性能研究.pdf

1、Diamond形(密集X形)二維柵格是一種典型的二維多孔材料。具有密度低、比強(qiáng)度高、質(zhì)輕、隔熱隔音等特點(diǎn),在航空、建筑、軍事、包裝、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用。本文將以diamond形二維柵格材料為研究對(duì)象,利用有限元法研究其在共面沖擊載荷條件下的變形模式、緩沖性能,以及結(jié)構(gòu)參數(shù)和沖擊速度對(duì)其緩沖性能的影響規(guī)律。
　　本文首先對(duì)diamond形二維柵格的共面類靜態(tài)緩沖性能進(jìn)行了研究。在低速?3 m/s?沖擊載荷條件下,可以得到

2、diamond形二維柵格的類靜態(tài)共面沖擊變形過(guò)程,得到其變形模式整體呈現(xiàn)“一”字形坍塌,但是較為復(fù)雜且無(wú)規(guī)律可循;峰應(yīng)力作為表征能量吸收的重要指標(biāo),文中將通過(guò)理論分析推導(dǎo)出diamond形二維柵格共面類靜態(tài)峰應(yīng)力的經(jīng)驗(yàn)公式。其次,在中高速?zèng)_擊載荷下,隨著速度的不斷增大表現(xiàn)為“一”字形坍塌。隨著擴(kuò)展角度的增大柵格芯材在“一”字形坍塌的同時(shí),下方中間部分還伴有“X”字形坍塌。分析有限元模擬結(jié)果,得到?jīng)_擊速度、結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)diamond形二維柵

3、格共面動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響規(guī)律。得出共面動(dòng)態(tài)峰應(yīng)力與沖擊速度的平方呈線性關(guān)系、與柵格的擴(kuò)展角呈二次函數(shù)關(guān)系、與壁厚邊長(zhǎng)比呈冪指數(shù)關(guān)系。最后,根據(jù)diamond形二維柵格動(dòng)態(tài)應(yīng)力?應(yīng)變曲線的特點(diǎn),提出了一種簡(jiǎn)化的能量吸收模型,得到柵格在不同沖擊速度的共面載荷作用下,不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的diamond形二維柵格的動(dòng)態(tài)緩沖系數(shù)曲線,并得出各個(gè)試樣的最小動(dòng)態(tài)緩沖系數(shù)。用動(dòng)態(tài)緩沖系數(shù)表征芯材的緩沖性能,最終確定最佳能量吸收點(diǎn)為密實(shí)化應(yīng)變點(diǎn),得到利用最小動(dòng)