空腔填充的复合多胞结构抗冲性能分析.doc

空腔填充的复合多胞结构抗冲性能分析多胞结构具有质量轻、高抗剪、可变形等优良力学性能,内部周期性胞元具有波形转换、阻抗失配等特性,在水下目标反探测隐身和抗冲击领域已被广泛应用。橡胶基体包覆金属振子组成的局域共振单元在吸声问题中表现出独特的低频带隙,但有关此类结构的力学性能研究较少。基于此本文提出了一种在手性系结构圆环空腔中填充芯体的新型复合多胞结构,对其展开了面内冲击力学性能和水下冲击特性研究。主要研究工作如下:(1)设计了圆环空腔填充芯体的复合手性和反手性多胞结构。拟合了非线性材料在显示动力学计算中的本构方程。(2)采取ABAQUS/Explicit建立了复合多胞结构面内冲击计算模型,对不同冲击速度下的冲击响应展开研究,分析了结构动态响应及变形模式,应力波在结构中的传播耗散及波形转换过程,结构能量吸收机制和动力学特性。对比了不同类型复合结构和空腔结构的面内力学性能,包括承载力、支反力和能量吸收。(3)利用了声固耦合计算方法,对复合多胞结构在水下爆炸平面冲击波作用下的冲击响应和抗冲机理进行了研究,分析了流固耦合机制和入射压力时历,结构受冲击瞬态响应及应力传递、分布特点,结构能量耗散过程。再进行了空腔和复合的结构在水下冲击作用下的冲击响应及水下抗冲击能力的对比分析,揭示了芯体填充对结构承压稳定性和冲击应力传播分布的影响。(4)对比分析了复合手性和反手性结构在不同冲击压力幅值下的动态响应、能量耗散和支反力响应等冲击性能,并分析了波形转换过程和结构整体变形机制的不同。讨论了结构参数(包括结构高度和芯体分布形式)对复合反手性结构冲击性能的影响,为抗冲结构的能量耗散分配及功能性设计提供参考。