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闭孔泡沫铝夹芯板抗冲击性能研究

文章来源:博瑞新材料文章作者:张教授发布时间:2020-02-29 12:22:12浏览次数:

  随着现代对舰船攻击性武器的威力日益增强,舰船舷侧防护结构的抗冲击能力的研究越来越受到了重视。泡沫铝作为新型的工程材料具有吸能、缓冲、质量轻等优良特性,在防护装置中的应用越来越广泛。其中泡沫铝夹芯板结构的动态力学和吸能特性成为近几年力学及材料科学等领域的研究热点之一。

  本文首先研究了闭孔泡沫铝材料的制备、孔径参数等力学性能特性。低密度闭孔泡沫铝在压缩过程中,经过很小的弹性变形后,就进入一个很长的应力平台。这一平台是泡沫铝胞孔坍塌并吸收能量的过程。闭孔泡沫铝材料由于胞孔结构不同于开孔泡沫铝材料,也表现出塑性强度及能量吸收性能对应变率变化不同于开孔泡沫铝材料的敏感性。

闭孔泡沫铝

  本文所研究的三明治防护结构的芯体采用的是闭孔泡沫铝,将其与传统致密材料结合起来组成夹芯构件是一个重要的研究方向,三明治夹芯板结构具有轻质、高比刚度、减振等优良性能,在充分发挥泡沫铝材料自身特点的同时解决了其强度低的问题,从而既提高了抗冲击破坏能力又加强了复合装甲的整体刚度。在中低速动态冲击载荷下闭孔泡沫铝夹心结构中冲击波强度随着传播距离的增加呈指数衰减的形式。对泡沫铝夹心板结构进行SHPB抗冲击试验研究,并对不同防护结构进行了试验对比。

  试验结果表明:冲击波在在泡沫铝夹心结构中的衰减优于其它防护结构。利用大型工程数值软件LS-DYNA数值模拟了泡沫铝夹心板的SHPB抗冲击试验,模拟的结果表明采用泡沫铝作为芯体材料在不同结构中有不同的吸能特性,而且在三明治夹芯板结构中能够充分发挥泡沫铝的吸能作用。

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