波纹夹层板是由上下面板以及芯层组成,在受到冲击载荷时,其面板会发生变形,芯层会被压缩,夹层板主要通过这些变化吸收能量,起到保护作用。随着这种新型材料的兴起,以及各类工程领域的需要,研究波纹夹层板在冲击载荷下的变形,并对其作进一步的结构优化,使其能够广泛应用到各类工程领域,已经成为国内外各行各业学者重点关注的对象。

1、夹层板冲击问题的理论和实验研究

郑亚雄[1]在对复合材料梯形波纹夹层板的优化设计时,提出了三步优化方法,第1步和第3步以结构质量为目标函数,使用广义简约梯度法进行尺寸优化,第2步以临界载荷为目标函数,使用遗传算法进行铺层优化,最后通过算例验证了优化策略的有效性,并指出了在遗传算法的基础上更容易对夹层板进行优化设计;彭林欣等[2]通过无网格迦辽金法建立了波纹夹层板的无网格模型,对各种形式的波纹夹层板的线性弯曲问题进行求解,推导出了波纹夹层板的线性弯曲问题的求解公式和实施方法;FengZhu等[3]通过实验研究了金属夹层板在爆炸冲击载荷下的变形,并得出了泡沫金属夹层板的吸能效果好;Mines和Worrall等[4]人通过实验研究了复合材料夹层板在低速冲击载荷下的力学性能,通过改变冲击速度和冲头质量,观察夹层板的变形,得出了随着冲击速度的增大,夹层板吸收的能量也会增大;Dear和Lee等[5]通过采用作实验的方法,对四种芯层形状不同的夹层板进行研究,通过改变冲击的能量,进行了大量的试验,并将结果对比分析,得出了各种类型的夹层板的力学性能;XUE等[6]对各种形式的夹层板的抗冲击性能进行了实验研究,总结了芯层对夹层板的抗撞击性的影响。

2、夹层板冲击问题的数值模拟研究

随着数值仿真模拟技术的发展,有限元软件ANSYS/LS-DYNA的性能已经非常成熟稳定,能够准确的模拟非线性动力学问题,并对其进行显式求解。在现阶段,有限元软件已经广泛应用到工程领域的研究。同时,伴随着有限元软件的发展,也诞生了许多理论和实验的方法,极大的促进了优化设计研究的发展。冯正义等[7]运用有限元分析法代替解析法研究了几种有代表性的夹层板结构的力学性能,并与实际模型相比较,验证了有限元分析法的有效性;陈林等[8]在有限元仿真的基础上,结合试验研究了船用波纹夹层板的性能,通过改变芯层的参数,得出了芯层部分是整个夹层板结构吸收能量的主要部分,芯层板的厚度和夹角会影响夹层板的性能,并且用数值模拟的方法和试验所得的数据具有较高的吻合度;顾卫平等[9]结合试验和数值模拟两种方法,研究了蜂窝夹层板在低速冲击下的响应,两种方法的结果基本上是一致的,并表示在一定的方面,数值模拟比实验更有优势;Meo等[10,11]人通过试验和仿真两方面,研究了复合材料蜂窝夹层板失效,用过对比试验和仿真结果,验证了有限元模型的准确性,提出了准确的数值仿真模拟,能够有效的反应夹层板的力学性能,帮助学者研究夹层板在冲击载荷下的响应;Lopez-Puente等[12]为了研究子弹击打陶瓷装甲板,设计了试验和仿真两种方法,通过比较两种方法得到的结果,他们发现有限元模拟的结果和试验结论是非常相似的,并且运用有限元软件对陶瓷装甲板进行了优化设计;Radford等[13]为了研究金属夹层板的响应,采用了实验和有限元仿真两种方法,设置了不同工况,包括爆炸和子弹侵彻,无论哪种工况,两种方法的结果都非常相似;Hanssen等[14]运用了现场试验的方法,通过炸药产生冲击波,来研究金属板的力学性能,可惜的是由于材料的缺陷,并没有形成理论分析;而Qiu等[15]建立了金属夹层板模型,不仅形成了完整的理论分析,也研究了夹层板的力学性能,并且进一步进行了结构优化,取得了非常好的效果。这几位学者的研究都充分地说明了数值模拟的有效性,而数值模拟相比于实验有更大的优势,如果在参数和后处理上设计的合理精确,数值模拟不仅能仿真出和试验一样的结果,而且能够得到比试验更加完善的数据,这对之后的数据分析是非常有帮助的。因此,采用数值模拟研究夹层板的抗冲击性能和结构优化问题已经成为中外学者的主要手段。

上一篇:钙钛矿太阳能电池研究现状进展
下一篇:扭转冷作硬化国内外研究现状

夹层板国内外研究现状及存在的问题

船舶管路抗冲击国内外研究现状

夹层板结构抗爆性研究现状

船舶冲击环境国内外研究现状

船体结构碰撞冲击国内外研究现状

线上购物对线下实体经济...

超声冲击国内外研究现状

浅谈小學语文教學中課堂...

LED灯光源国内外研究现状和发展趋势参考文献

關于提高企业执行力的几点思考【2037字】

女初中學历能做什么工作...

红外热像仪诊斷前列腺炎护理分析【2820字】

论社会工作者介入城市拆迁

杭州大学生性知识性观念...

人性化护理结合抚触干预...

基于四苯乙烯构造的配体...

混合动力汽车领域企业竞争力研究【4421字】