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夹层板结构抗爆性研究现状

时间:2024-04-27 22:11来源:95230
夹层板结构抗爆性研究现状。夹层板结构是一种近代发展起来的较先进的结构形式,一般由一块较厚的夹 芯层和两块较薄的上下面板组合而成,按照材料可以分为复合材料夹层板和金属

1、 夹层板结构研究现状

夹层板结构是一种近代发展起来的较先进的结构形式,一般由一块较厚的夹 芯层和两块较薄的上下面板组合而成,按照材料可以分为复合材料夹层板和金属 基夹层板[4-5]。复合材料夹层板由非金属材料如 FRP、PU 泡沫等层铺而成。材料 的承载能力并不优越,主要用于小型军舰的承载结构以及大型军舰的非承载结构。 金属基夹层板,又称金属折叠式夹层板,其面板为金属材质。按其夹芯的类型又 可分为蜂窝式夹层板、折叠式夹层板、桁架式夹层板、夹层板系统 SPS 及混凝 土夹层板等[4,6]。金属折叠式夹层板具有非常多的优点,其结构的质量较轻,减 噪抗震性能好,单位质量的体积更小,能够有效提高舱容的利用率,结构的预制 能力好,便于快速组装,能够进行模块化大批量生产。因此相比于其他类型夹层 板,金属折叠式夹芯层更为适用于船舶与海洋工程结构。根据夹芯层形式的不同, 可以将其分为 V、U、I、X、C、Z 等 10 多种形式[7]。与传统均质板或没有夹芯 层的复合板相比,夹层板结构比强度高,比刚度大、重量轻,且在隔声、隔热和 冲击防护方面性能优良,除此之外,这种结构还易于加工、成型性好。因此,夹 层板结构在现代船舶以及海洋平台上均得到广泛的利用。自研发出世以来,备受 国内外有关研究人员关注,为了充分发挥夹层板的优良性能,人们致力于其力学 机理和分析方法的研究[8-12]。在船舶与海洋结构物制造这一方面,夹层板的优秀性能已经在文献[13]及夹层板国际会议被总结出来 我国的学者也在该领域内开展了大量的研究工作。如江苏科技大学的王自力教授所带领的船舶结构力学课题组已对多种折叠式夹层板结构做了相关的研究 工作[14-18],张延昌提出了多种新型折叠式夹层板结构形式,利用数值仿真、实验 等方法系统得研究了夹层板结构压皱载荷下的吸能机制及水下爆炸载荷的防护 机制,U 型和 V 型夹层板结构的吸能效率。研究表明夹芯层的结构形式是决定 夹层板的防护性能的关键因素之一,U 型和 V 型的夹层板结构吸能效率较优较 高。王自力、张延昌[14-16]等基于某种实船的单壳舷侧结构,应用结构吸能好、比 强较高的折叠式夹层板,开展了新式单壳舷侧结构设计。不仅对其耐撞性能进行 了相应的研究,而且还分析了不同耐撞结构形式的异同,研究表明夹层板舷侧结 构可以显著地提高舷侧的抗撞能力。张延昌,顾金兰等[17-18]分析了三棱柱蜂窝式、 四棱柱蜂窝式和三角形折叠式、菱形折叠式四种夹层板结构的抗冲击性能,并运 用正交试验法分析了夹层板尺寸参数对结构抗冲击性能的影响。

现如今,国内夹层板的研究几乎全部由与航天、船舶有关的研究所、院校及 相关公司进行研制、开发和利用,虽然每家都有各自的小型生产线,但由于缺乏 统一的计划,且规模较低,因此难以进行大规模生产。与此同时,我国的高新复 合夹层板主要依赖进口,商品化不足,缺乏核心技术,难以形成一定的生产规模, 这大大制约了我国这一产业的发展。

夹层板结构在带来良好力学性能的同时,也对建造工艺提出了更高的要求, 其制造工艺相对于传统的单层板而言要复杂的多。目前的生产方法中,大多数加 工方法都是先将面板和夹芯分别进行生产,再进一步整合成夹层板,效率较低且 十分耗费精力。另外,与传统的单层结构相比,这种结构也有着自身难以克服的 缺点;延伸性小,结构相对复杂。在进行结构破坏实验时难以产生理想的破坏形 式。而且夹层板在使用过程中,会产生各种各样的损伤,如总体屈曲、面板皱损、 断裂和夹芯剪切破坏等,给夹层板进一步的性能研究带来了新的挑战。 夹层板结构抗爆性研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_203562.html

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