复合材料面层-泡沫金属夹芯板的振动及吸能特性分析

在冲击载荷作用下,泡沫金属夹芯板沿厚度方向存在不可忽略的压缩和剪切变形,故经典层合板理论不适用于这类夹芯结构的分析,必须考虑芯层的横向压缩和剪切变形。利用高阶理论考虑芯层的横向剪切和正应变,应用Kirchhoff理论分析上下面层。采用哈密尔顿方程和加权伽辽金法获得夹芯结构振动方程;根据振动方程,边界条件和初始条件,利用4阶Runge-Kutta法,在冲击载荷作用下,求出复合材料面层-泡沫金属夹芯板在弹性变形阶段的横向动态位移,同时求出夹芯板的固有频率并与有限元计算结果进行比较,二者吻合很好。讨论不同复合材料面层铺设角、阻尼比及芯层厚度参数对夹芯结构振动特性的影响,结果表明:改变复合材料面层铺设角及芯层厚度,可改变夹芯结构的整体刚度,进而影响结构的振动特性;阻尼耗散结构能量,可加速结构振动的衰减。通过分析复合材料面层-泡沫金属夹芯板的能量吸收特性,得出了由于泡沫芯层承受横向压缩和剪切变形而具有良好吸能特性的结论。

新型捕能消波浮式防波堤数值模拟与试验研究

采用数值模拟和物理试验研究方法,研究了新型捕能消波浮式防波堤savonius型桨叶两种布置形式的捕能及消波性能。利用STAR-CCM+数值仿真软件,通过调用重叠网格、时间二阶离散、增加数值迭代的方法,建立了浮式防波堤三维水动力模型并进行数值模拟。研制了该防波堤物理试验系统,测试浮式防波堤捕能消波性能,综合分析数值模拟与物理试验的结果。结果表明,该新型浮式防波堤在桨叶转动频率与波浪频率相近时捕能功率最大,桨叶并列布置方式的消波性能比桨叶垂直布置方式更为优越。

基于Savonius桨叶的浮式防波堤捕能消波性研究

针对海浪运动产生的巨大波浪能,设计一种Savonius桨叶与双浮筒式防波堤组合的波浪能转换模型。为了研究该新型防波堤的捕能性能和消波性能,对模型结构参数优化设计,基于试验数据进行插值拟合获得模型的最佳入水深度,再对模型在不同入射波波高和不同波浪周期条件下进行组合测试,对测得的捕获功率、透射系数等数据进行分析。基于黏性流体理论,利用STAR-CCM+软件进行数值模拟,并与物理试验结果进行对比验证。结果表明,该模型的捕能性能处于最佳区间时,消波性能最佳,说明该模型成功地进行了波浪能的捕获和转化,模拟值与试验值的差异较小,变化趋势基本一致。

集装箱用夹芯板抗爆性能仿真研究

针对集装箱在运输过程中可能遇到的近场爆炸问题,设计了一种具有集装箱外观的新型抗爆结构,建立了由瓦楞钢板加“三明治”夹芯结构的抗爆结构模型,其瓦楞钢板采用国标集装箱面板,“三明治”夹芯结构由上面板、填充泡沫铝的等边三角形波纹钢板芯体和下面板组成。对内部波纹钢板夹角分别为30°、45°和60°等3种抗爆结构在5种爆炸载荷作用下的抗爆性能进行了仿真计算,分别获得了3种结构的动态响应过程、能量吸收值和底面中心点最大挠度,提出了针对不同材料形状组合的无量纲冲量计算评估方法。实验结果表明:在不同爆炸载荷下,底角为30°的钢板-泡沫铝夹芯结构的能量吸收值最大;底角为45°的钢板-泡沫铝夹芯结构在不同爆炸载荷下具有最小的无量纲挠度,其抗爆性能最佳。