横向爆炸载荷下泡沫铝夹芯管的动态响应与多目标优化

基于动力显式有限元法,研究了泡沫铝夹芯管在横向爆炸载荷下的动态响应,以芯层能量吸收及外管刚度为目标,对结构的抗爆性能进行了多目标优化设计。系统研究了泡沫铝夹芯管结构的几何参数、泡沫铝芯层相对密度和爆炸加载条件等对其变形规律和能量吸收性能的影响。结果表明:横向爆炸载荷下,泡沫铝夹芯管的变形区域集中在跨中位置,内外管通过跨中位置塑性变形和变形区域左右两端的弯曲变形吸收能量,泡沫铝芯层主要依靠芯层压缩吸收能量;减小外管壁厚或泡沫铝芯层相对密度能有效提高结构的比吸能,但会影响泡沫铝夹芯管内外管的变形程度;外管几何参数对结构吸能性能和内外管变形的影响程度远大于内管;基于泡沫铝夹芯管的数值模拟结果,构造了响应面模型并对其进行了多目标优化,给出了Pareto前沿图,可根据实际工程应用来确定泡沫铝夹芯管结构中内外管的壁厚与芯层的相对密度。