基于SPH-FEM耦合法对泡沫铝夹层板的抗侵彻性能数值仿真

由于软质夹层结构在防护结构中运用较为广泛,针对软质芯层在大变形情况下易出现负体积等问题,本文建立SPH-FEM耦合方法,并以泡沫铝软质芯层夹层结构为例,开展了试验和SPH-FEM耦合数值仿真分析,研究泡沫铝夹层结构在两种弹体作用下的抗侵彻性能。通过对比试验与数值仿真的弹道极限和结构变形,验证了本文提出的SPH-FEM耦合方法的可行性和准确性。然后基于SPH-FEM耦合方法,开展泡沫铝夹层板结构的抗侵彻性能影响因素分析,重点分析了面板和芯层厚度对弹道极限的影响。研究方法与结果可为舰船结构防护设计与安全提供参考。

高速冲击荷载作用后泡沫铝夹层板表观变形立体视觉测量

针对高速冲击荷载作用后泡沫铝夹层板表观变形测量需要,研究基于立体视觉的表观变形三维测量方法。选择去均值归一化灰度互相关系数(NCCC)进行区域匹配,通过调整视差范围消除虚假误差,以实现最大最小视差约束;并综合使用5种约束优化视差图。据平行双目立体视觉模型计算三维点云坐标,用Delaunay三角剖分获得表观变形曲面。基于MATLAB平台集成表观变形立体视觉三维测量系统,进行距离测量精度及比较试验证明该方法的有效性及可靠性。用集成系统完成高速冲击荷载作用后泡沫铝夹层板表观变形的三维测量试验。结果表明,重建的三维曲面能准确再现高速冲击荷载作用后泡沫铝夹层板的表观变形,为高速冲击荷载作用后靶标表观变形提供全新的测量方法。

船用泡沫铝夹层板在低温下的冲击动态响应研究

泡沫铝夹层板具有良好的动态能量吸收性能,在极地船舶抗冲击防护方面具有巨大的潜在应用前景。文章利用ABAQUS有限元软件,结合准静态拉伸压缩材料试验,建立了船用泡沫铝夹层板的低温动态冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应与抗冲击性能,并采用Instran 9350落锤冲击试验机对数值仿真模型进行了试验验证。在此基础上,研究了低温和冲击能量对船用泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响。结果表明,随着冲击能量的增加,常温和低温条件下船用夹层板的冲击力峰值、最大挠度和最终挠度遵从乘幂增长规律。与常温相比,低温下船用泡沫铝夹层板的面板变形较小,且随着冲击能量的增加,低温的影响更为显著,即船用泡沫铝夹层板在低温下具有更好的抗冲击性能。

空爆载荷下功能梯度泡沫铝夹层板动响应数值仿真

[目的]为了提高轻质泡沫铝夹层板的抗爆性能,[方法]通过采用有限元软件AUTODYN,对功能梯度泡沫铝夹层板在空爆载荷作用下的动态响应开展研究。在功能梯度泡沫铝夹层板的芯层高度及重量不变的情况下,分析讨论芯层不同排列顺序对夹层板上、下面板中心处速度、塑性变形和各部件吸能的影响。[结果]结果表明:夹层板上面板中心点处最大速度随迎爆面一侧芯层密度的增大而减小;芯层密度从迎爆面到背爆面依次为高—低—中排列顺序的夹层板的抗爆性能最好;芯层吸收了大部分能量,并且在迎爆面一侧密度小的排列组合其吸能特性最好。[结论]数值分析结果可为泡沫铝夹层板的芯层优化设计提供参考。

冰碰载荷下船用泡沫铝夹层板冲击动力响应研究

文中利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了楔形冰碰撞载荷下船用泡沫铝夹层板的动态冲击数值仿真模型,并开展了船体板-冰碰撞实验对冰材料模型进行了实验验证,研究了泡沫铝夹层板动态冲击响应.在此基础上,对比分析了冰体撞击和刚体撞击情况下对泡沫铝夹层板动态冲击响应的差异.结果表明:冰体撞击和刚体撞击情况下对泡沫铝夹层板的上面板变形模态出现明显差异.与刚体撞击相比,冰体撞击泡沫铝夹层板由于冰体破碎会导致能量耗散,从而使得泡沫铝夹层板吸收能量和产生的塑性变形都较前者低.最后研究了冰碰速度和芯层厚度对泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响规律.

泡沫铝芯体夹层板的冲击力学性能研究

研究了不同应变率下泡沫铝夹层板的动态压缩应力-应变响应特性、吸能特性和应变率敏感性.实验结果表明:泡沫铝夹层板的动态应力应变曲线也具有泡沫材料的应力应变曲线的“三阶段”特征.泡沫铝芯体夹层板与泡沫铝相比,具有更高的屈服极限和更好的缓冲吸能特性.

泡沫铝芯体夹层板的抗侵彻性能数值模拟计算

结合试验,采用ANSYS/LS-DYNA非线性动力分析有限元程序对泡沫铝芯体夹层板抗侵彻性能进行了数值模拟计算,主要对子弹、泡沫铝及泡沫铝芯体夹层板的计算模型的选取进行了阐述,并且对计算结果和试验结果存在的误差进行了分析说明。

泡沫铝芯体夹层板压缩力学性能的试验研究

本文对泡沫铝芯体夹层板材的准静态和动态力学性能进行了试验研究。在SHPB设备上测试了不同冲击速度时的动态压缩响应,为了对比,也测试了静态压缩力学性能。结果表明泡沫铝芯体夹层板准静态和动态压缩过程均具有明显的三阶段特征,即弹性区、屈服平台区和致密区。随着应变率的增加,泡沫铝芯体夹层板的动态屈服强度增加,具有明显的应变率效应。

泡沫铝芯体夹层板的抗侵彻性能试验研究

本文研究了不同冲击速度下泡沫铝芯体夹层板的动态压缩应力-应变响应特性和抗侵彻性能。试验结果表明:泡沫铝夹层板的动态应力应变曲线也具有泡沫材料的应力应变曲线的"三阶段"特征(elastic region,collapse region and densification region)。泡沫铝芯体夹层板与泡沫铝相比,具有更高的屈服极限和更好的缓冲吸能特性。