星型拉胀蜂窝材料在压剪复合加载下的力学特性研究

拉胀蜂窝材料由于其良好的力学特性以及稳定的吸能特性,广泛地应用于各类防护结构。该文针对星型拉胀在压剪复合加载下的力学特性开展了研究工作。基于有限元技术建立星型拉胀蜂窝材料的数值模型,并基于增材制造技术和万能试验机开展验证试验,开展了星型拉胀蜂窝材料在不同压剪复合加载角度和速度下的仿真研究,对星型拉胀蜂窝材料在各个加载工况下的力学特性与变形模式开展研究,结果表明,星型拉胀蜂窝材料在准静态复合加载下依托胞元旋转发生整体变形,并产生倾斜变形带压溃,随着加载速度提升,由于惯性效应的增强,细观结构间的挤压变形更加充分,材料变形模式由整体变形向局部变形转变,形成冲击波。基于椭圆方程对星型拉胀蜂窝材料初始屈服应力进行拟合,建立星型拉胀蜂窝材料的准静态/动态屈服面,随着速度的提高,屈服面呈现出明显强化;最后通过对星型拉胀蜂窝材料的吸能特性研究表明,随着加载角度的增大,材料法向和切向总吸能分别呈现出下降和提高的趋势,且切向吸能特性对角度的改变相对法向方向更加敏感。

泡沫金属微结构建模及其动态特性研究

为研究泡沫金属的动态特性,基于微CT扫描图像开展了泡沫金属的微结构建模研究,重新构建了泡沫金属的三维几何实体模型和细观有限元模型,同时开展准静态压缩试验验证了模型的准确性,并基于该细观模型开展泡沫金属动态加载仿真对泡沫金属的动态特性进行研究。结果表明:在冲击载荷作用下,冲击端胞元首先被压溃,且沿冲击方向向支撑端传播,在宏观上形成一条塑性冲击波;随着冲击速度增大,锁定应变也在不断变化,泡沫金属变形模式依次分为均匀模式、过渡模式、冲击模式。最后,对泡沫金属的动态吸能特性进行了分析。