聚氨酯/蜂窝铝复合材料的压缩力学行为及缓冲吸能特性

对空芯蜂窝铝(六边形孔)、聚氨酯、聚氨酯/蜂窝铝复合材料进行压缩试验,分析蜂窝铝和聚氨酯复合后的压缩力学行为及缓冲吸能特性.结果表明：复合材料的应力-应变曲线表现出弹性、屈服和密实三个阶段,初始刚度和屈服应力较空芯蜂窝铝有很大提高;蜂窝铝的加入使聚氨酯的变形回复降低25%;复合材料的最大吸能效率是单纯聚氨酯的1.47倍,且较大应力下复合材料具有比单纯聚氨酯更好的吸能效率;聚氨酯填充1 mm孔径蜂窝铝复合材料的最大吸能效率是聚氨酯填充2 mm孔径蜂窝铝复合材料的1.37倍;加载速率越大,吸能效率的峰值越大,且在达到最大吸能效率时的应力越大.     

蜂窝纸板动态缓冲特性及振动传递特性的试验研究

基于跌落冲击试验和振动试验，研究了4种不同厚度的蜂窝纸板的缓冲防振性能，获得了动态缓冲曲线的经验公式及其特征系数，振动传递率曲线的峰值频率、传递率及阻尼比，为蜂窝纸板在缓冲防振包装中的推广应用提供了基本数据．试验结果表明：蜂窝纸板的动态缓冲曲线呈凹谷状，开口向上，只有一个极小值点，冲击加速度波形近似于半正弦波，冲击作用时间较长，吸收的冲击能量较大，具有优良的动态缓冲特性；振动传递特性具有多模态性，有主次之分，对高频振动有显著的衰减性．     

铝蜂窝异面压缩吸能特性实验评估

基于准静态实验与台车动态撞击实验,对不同规格铝蜂窝试件开展吸能能力特性评估;分析准静态与动态冲击条件下,各铝蜂窝的平台强度、比载荷、质量比吸能、体积比吸能与厚跨比的相关性,研究吸能特性与孔格疏密程度、蜂窝表观密度的关系.研究结果表明:该类蜂窝低速冲击较准静态压缩吸能能力提升约1.33倍;平台强度、比载荷、质量比吸能、体积比吸能均随厚跨比的增大呈幂次增大,幂次分别约为1.53,0.67,0.67,1.48;吸能能力随厚跨比的增大而提升,体积比吸能的增加较质量比吸能的增加更明显;所绘的蜂窝能量吸收图表征了实时平台应力与单位体积吸收能量的对应关系;曲线肩点反映了不同厚跨比蜂窝的最优吸能设计点,由系列蜂窝的肩点包迹线性方程表达式可反演设计出满足工程能量需求的蜂窝产品.     

不同冲击工况下蜂窝填充薄壁结构的耐撞性能

提出了一种方形蜂窝填充薄壁复合结构,并采用实验研究与数值分析的方法研究了12种冲击工况下蜂窝填充薄壁结构与相应的非填充(薄壁空管)结构的耐撞性能.同时,结合Kriging近似技术与小种群遗传算法对蜂窝填充薄壁结构开展数值优化设计.结果表明,在各种冲击工况下,蜂窝填充薄壁结构吸收的能量都高于薄壁空管结构,且冲击的角度和速度对蜂窝填充薄壁结构吸能性能影响显著.在相同的冲击速度下,蜂窝填充薄壁结构吸收的能量随着冲击角度的增大而降低;在相同的冲击角度下,蜂窝填充薄壁结构吸收的能量随着冲击速度的增大而提高.对Kriging近似技术与小种群遗传算法优化所得蜂窝填充薄壁结构进行最优参数匹配,能够改善蜂窝填充薄壁结构的吸能性能.     

高速列车串行铝蜂窝吸能结构的轴向冲击动力学响应

研究高速列车串行铝蜂窝吸能结构在高速轴向冲击下的动力学性能。首先通过准静态试验对单块铝蜂窝的力学性能进行测试;然后通过高速冲击试验研究串行铝蜂窝的动力学特性;最后,采用参数辨识模型,得到串行铝蜂窝在高速轴向冲击下的刚度变化,并根据试验结果对串行铝蜂窝在高速轴向冲击下的偏移失稳现象进行分析。研究结果表明:串行铝蜂窝刚度系数的变化与铝蜂窝系统中隔板速度变化有密切关系,铝蜂窝开始变形时其刚度系数迅速变小,当各蜂窝前端隔板速度开始下降时蜂窝刚度系数曲线趋向平缓;串行铝蜂窝具有吸能量大、可实现变形模式可控,能够满足高速列车的冲击吸能量要求。     

小型家用电器的缓冲包装设计

在分析了蜂窝纸板缓冲性能的基础上,以电饭锅为例,采用蜂窝纸板作为缓冲材料进行缓冲设计,对其结构设计、尺寸设计、缓冲衬垫的校核、防振设计等进行了分析。设计结果表明,蜂窝纸板用于小型家用电器的缓冲包装是可行的。     

Nomex蜂窝夹芯板冲击损伤试验研究

针对某型飞机上应用的Nomex蜂窝夹芯板,通过冲击损伤试验,研究了蜂窝夹芯板厚度对其抗冲击损伤能力的影响、试件损伤面积与冲击能量之间的关系以及穿透损伤对夹芯板轴压承载性能的影响。结果表明:20 mm与8 mm厚度板在分别承受40 J与25 J冲击能量时出现穿透损伤,厚板比薄板具有更高的抗冲击损伤能力;相同冲击能量时,20 mm厚板损伤面积比8 mm板的小;随冲击能量的增大,两种板的损伤面积逐渐增大;当冲击能量超过一定值时,8 mm板损伤面积增速明显加快;20 mm蜂窝夹芯板冲击后的剩余强度为完好件的56.7%,8 mm蜂窝夹芯板冲击后的剩余强度为完好件的67.5%。     

机载设备电子芯片缓冲橡胶蜂窝夹层抗跌落冲击性能

 以飞机高速飞行环境下某机载设备电子芯片跌落为例,研究了电子芯片缓冲橡胶蜂窝夹层的抗冲击性能。对缓冲橡胶夹层采用不同的蜂窝构型,即分别纵向开孔、横向开孔和选择不同孔径,利用Abaqus 有限元分析软件进行仿真实验,研究蜂窝的开孔结构及孔径大小对缓冲橡胶夹层抗冲击性能的影响。结果表明,缓冲橡胶夹层的蜂窝结构相对于实体结构能显著提高其抗跌落冲击性能（提高22%~33%）,纵向开孔结构的抗冲击效果优于横向开孔结构（提高3%~6%）,而在设计范围内的孔径大小对抗冲击效果的影响不明显。     

多段填充复合蜂窝结构的动态响应特性研究

基于多胞材料独特的力学性能和微结构可设计性强的优势,提出一种多段三角形和六角形蜂窝填充能量吸收复合结构模型.利用显式动力有限元方法对该模型的动力响应特性和比吸能进行研究,重点讨论了不同恒定冲击速度下,蜂窝结构的排布及其相对密度对复合蜂窝结构宏观变形、动态平台应力、冲击载荷一致性和能量吸收能力的影响.研究结果表明,所设计的多段填充复合蜂窝结构能够让轴力和弯曲变形共同参与整体变形,实现I类和II类能量吸收结构的优势互补.通过对各段内微结构及段长的合理选择,复合蜂窝结构的冲击载荷效率明显提高,冲击应力波动幅度明显降低,能够有效地提高并控制蜂窝结构能量吸收效率.本文对完善多胞结构的耐撞性设计方法和控制能量吸收过程具有指导意义.     

碳纤维复合材料对高尔夫球杆阻尼性能的影响因素

采用实验室自制的双组分聚氨酯基体树脂与T700碳纤维共聚制备了一系列聚氨酯基碳纤维复合材料薄板,并对其进行了静态和动态热力学性能测试。结果表明:当形变量小于0.5%及形变速率小于0.4%/s时,材料的阻尼性能不发生明显变化;碳纤维取向角度对阻尼性能有明显影响,随取向角度增大,阻尼性能下降。将实验测试结果与理论模型计算结果对比,发现两者基本吻合,为采用聚氨酯基碳纤维复合材料制备高尔夫球杆的计算提供数据参考。     

石墨烯增强铝基SiC复合材料的动态失效机理与抗侵彻性能

研究石墨烯增强铝基复合材料的动态力学性能、失效机理以及抗侵彻性能.通过静、动态压缩测试掌握了材料在0.001~5 200.000 s-1应变率范围内的力学性能,揭示了该材料的应变率效应,结合光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）分析了该材料在静、动态压缩下的断裂机理;通过弹道枪试验掌握了该材料与Q235钢面板层叠构成复合结构及12~18 mm厚Q235A钢板的弹道极限速度及极限比吸收能.试验结果表明,Q235A钢/石墨烯增强铝基复合结构的极限比吸收能是12~14 mm厚度范围Q235A钢板的1.79倍,34.10 mm厚石墨烯增强铝基SiC复合材料的极限比吸收能与16.70 mm厚Q235A钢相当.      

基于细观模型的超高性能钢纤维混凝土SHPB试验数值模拟

超高性能钢纤维混凝土是一种极具创新性的水泥基复合材料,具有优异的力学性能,在结构抵抗极端荷载方面潜力突出.为研究超高性能钢纤维混凝土动态力学性能,利用LS_DYNA软件建立了由砂浆和钢纤维组成的细观数值模型.首先,通过静态压缩和劈裂试验对细观模型进行了验证.其次,对霍普金森压杆(SHPB)试验进行了数值模拟,并在细观尺度上解释了应力-应变历程,研究了钢纤维含量对超高性能钢纤维混凝土动态性能的影响.研究结果表明,该模型能够很好地预测超高性能钢纤维混凝土的静态和动态性能;当钢纤维在合理范围内(0%–2.5%)时,超高性能钢纤维混凝土动态强度随着钢纤维体积率的增加而显著增大;然而,超高性能钢纤维混凝土动态增强因子低于传统混凝土材料.同时,定量分析了钢纤维增强效果,并在试验和数值模拟的基础上推导了超高性能钢纤维混凝土的动态本构关系.     

不同单胞形貌和承载方向下蜂窝结构吸能特性及防冲能力评估

为研究单胞形状和承载方向对蜂窝结构力学性能及失稳模式的影响,采用增材制造技术制备了不同蜂窝结构并进行了试验与动态仿真模拟。结果表明:蜂窝结构应力曲线呈四阶段变化趋势;单胞对角承载的六边形蜂窝结构拥有最高的平台应力以及总应变能密度;单胞的坍塌主要原因在于单胞的剪切变形,四边形蜂窝单胞在剪切变形同时胞壁发生严重的屈曲失稳;整体蜂窝结构的失稳模式为基于斜向或横向初始变形带的两类逐层坍塌模式;在大尺寸蜂窝结构仿真模拟中其防冲能力得到了评估,结构吸能值能达10⁵J,满足吸能防冲器要求。所得结论能为液压支架防冲吸能器的设计提供理论依据。     

基于MSC．Marc的蜂窝纸板抗压性能分析

对不同边长值的规则蜂窝纸进行抗压分析，得到了纸芯边长值对其承载能力的影响．首先分析蜂窝纸的压缩机理，随后建立一系列蜂窝纸分析模型，在有限元MSC．Marc进行抗压分析，得到蜂窝纸压缩变形过程和临界屈曲值，最后得到边长值对其性能的影响．     

碳纤维织物材料鸟撞动力学分析参数试样级试验与仿真研究

根据复合材料鸟撞适航取证要求,制定了积木式复合材料鸟撞符合性验证方法。完成了一种典型碳纤维织物复试样级试验,对试验数据研究发现碳纤维织物在45°方向吸能约是0°方向的2倍,可供复材结构抗冲击吸能铺层设计使用。以试样级试验数据为基础通过编程处理得到基于Pam-crash软件鸟撞动力学参数,随后完成了拉压剪三种受载方式的仿真计算,计算结果表明分析和试验结果基本一致。因此,基于试样级试验数据处理得到的参数可用于更高级别的鸟撞动力学仿真模拟,供飞机设计使用。     

人防工程平时出入口临战快速封堵方法

为了解决已建人防工程实施临战快速封堵问题,采用新型轻骨料混凝土复合梁构筑隔墙进行抗爆封堵,采用简易防护密闭门进行防毒密闭.通过材料试验,结构静、动力模型试验和口部密闭性能试验验证了其可靠性.与过去采用钢筋混凝土预制梁封堵口部的方法相比,本方法抗力更高,密闭性能更加可靠,转换周期更短,封堵构件更轻,具有很高的工程应用价值...     

铝蜂窝夹芯结构抗爆性能仿真分析与优化

利用CONWEP计算模型对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了有限元分析，以背板最大变形和夹芯层比吸能作为抗爆性能指标，根据不同基体材料的组合结构建立了铝蜂窝夹芯结构的基准模型.基于基准模型，定量研究了铝蜂窝夹芯结构各部分结构参数和蜂窝胞元类型对其抗爆性能的影响规律.结果表明面板材料采用Al2024T351，背板材料采用RHA的组合结构具有良好的抗爆性能；相比于背板厚度变化，面板厚度的变化对铝蜂窝夹芯结构抗爆性能指标的影响更显著.应用构建代理模型的方法对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了多目标优化设计，使铝蜂窝夹芯结构的抗爆炸冲击波性能得到了明显改善，这对抗爆结构的工程设计有一定指导意义.     

基于有机玻璃简支梁桥模型的动载试验研究

随着交通车辆的迅速增长,车辆行驶速度和载重量的较大提高,对公路桥梁的安全性能产生了较大的影响.运用相似理论,参照杨梅洲大桥建立了1∶10的有机玻璃简支梁桥模型,验证了模型的有效性;分别以不同的车速和载重量对模型的跨中应变进行动态测试,通过对采集数据的分析,得出以下结论：模型跨中动、静应变随荷载增加而线性增加;静应变比动应变略大;在一定的速度范围内,动应变与小车行驶速度关系不大.     

基体材料对蜂窝结构抗爆炸冲击性能的影响分析

为了研究不同结构形式的蜂窝芯层的基体材料对其防护性能的影响,通过Hypermesh软件建立了爆炸冲击载荷下的仿真分析模型,比较了不同基体材料下蜂窝结构背板吸能占比、背板的动能特性以及面板背板的最大变形量,通过三者的加权评估,找到了不同结构形式下的蜂窝芯层最优基体材料。研究结果表明:面内蜂窝结构下,基体材料H14抗爆炸性能最优。异面蜂窝结构下,基体材料Q235的抗爆炸性能最优。