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含液金属蜂窝夹芯梁抗冲击性能研究

作者: 访问量:213时间:2024-07-15

舰艇抗爆抗冲击技术是支撑舰艇生命力提升的核心技术。夹芯结构材料具有良好的抗弯曲与抗屈曲能力,在舰艇抗爆抗冲击领域得到广泛应用。受固液两相的人体颅脑结构的启发,固相多孔结构的颅骨是人颅脑最坚固的部分,给脑组织提供可靠的保护,对人类的生命安全起着重要的作用。液相脑脊液是颅脑解剖结构的重要组成部分,其为大脑提供营养,缓冲大脑的机械冲击,脑脊液还能在颅脑受到冲击时提供有效的阻尼来防止颅内突然的脑运动。此含液多孔结构起到良好的缓冲和吸能作用。因此本团队利用金属蜂窝结构高度的可设计性、较低的表观密度和较高的孔隙度,提出含液金属蜂窝夹芯结构的方案——通过向蜂窝结构内充液体提高夹芯结构的刚度、强度和能量吸收,利用液体黏性、附加质量和局部相对运动等因素来增强结构阻尼,提升结构抗冲击与冲后振动性能。

研究结果表明含液结构在抗冲击方面表现(即抗冲击响应与抗冲后振动性能)优于无填充结构;随冲击速度的增大,结构峰值位移、残余位移均增大,但含液结构位移始终小于无填充结构,位移减小量在 15%~21%;在冲击载荷作用下,随含液量的增大,含液结构位移响应呈现单调下降、阻尼比呈现增大的趋势;当芯体内充满液体时,结构抗冲击性能最优,峰值位移较无填充结构下降 13.66 %,阻尼比增大约1.6 倍。

近日,该成果以“含液金属蜂窝夹芯梁抗冲击性能研究”为题发表在《爆炸与冲击》期刊。文章的第一作者为卢天健教授博士生高辉遥,赵振宇副研究员为通讯作者。


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