分层功能梯度蜂窝结构冲击动力学响应的研究

论文摘要

与传统结构相比,具有功能梯度变化的蜂窝结构能够在降低初始应力峰值,提高抗冲击性能及能量吸收率等方面拥有较大优势。而随着负泊松比材料的发现和研究,具有负泊松比的功能梯度蜂窝也引起学者们普遍关注。因此,本文主要利用有限元软件ABAQUS,对两种梯度模式下的多种结构类型的六边形及负泊松比蜂窝结构的面内冲击动力学性能进行了仿真研究。主要研究内容如下:1、从结构变形模式、冲击动态响应及能量吸收率等三个方面验证均匀六边形及内凹六边形蜂窝结构的冲击动力学规律。同时,根据两种蜂窝结构的变形模式分析了存在不同比例缺失时结构的动态响应及能量吸收率。并同前人的研究作对比,验证所建模型的准确性;2、利用功能梯度材料理论,通过改变每层元胞的竖直高度,使其呈现出非对称或对称的分层高度梯度六边形及内凹六边形蜂窝结构,并研究其在受到不同冲击时的动态响应。同时,根据高度梯度蜂窝结构的变形模式研究了不同比例缺失时的动态响应及能量吸收率。并与对应的均匀结构相比较,讨论分层高度梯度变化模式下蜂窝结构在动态响应及能量吸收方面的变化。3、通过改变每层元胞的数目,构造出具有分层密度梯度的对称与非对称六边形及负泊松比蜂窝结构试件,并分析其在多种冲击下的动力学行为。然后依据密度梯度蜂窝结构的变形模式,讨论其在不同比例胞元缺失下动态响应与吸能效率的变化。最终,与均匀蜂窝结构作对比,从应力应变曲线及能量吸收方面,探讨分层密度梯度蜂窝结构的冲击动力学行为。结果表明:不同梯度模式、结构类型及不同冲击速度均会对结构的冲击动力学响应产生影响。当结构类型与梯度变化模式相同时,冲击速度越大,其结构的平台应力越大,能量吸收率也就会越高。而功能梯度负泊松比蜂窝材料具有更好的抗冲击性能。若能合理选择梯度变化模式,便能有效降低初始应力峰值,并提高材料能量吸收能力。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邓锦郅

导师: 石焕文,邓庆田

关键词: 负泊松比蜂窝结构,功能梯度材料,冲击动力学,能量吸收率,动态响应

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 长安大学

分类号: O342

总页数: 80

文件大小: 7938K

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