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泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的塑性動力響應研究十一

日期:23-02-03     時間:12:42 來源: 益榮金屬

泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的塑性動力響應研究十一


參數對夾芯板變形的影響

多孔金屬夾芯板常常被用于工程防護結構中,被保護人員和物品往往置于夾芯板后面板的一側。因此結構在承受強動載荷作用下將其“后面板”的永久變形作為研究夾芯板的抗撞擊性能的主要參數。下邊進行了參數研究,包括沖量、面板厚度、泡沫芯層密度及泡沫芯層厚度對結構變形的影響,為結構優化設計提供基礎。
(1)沖量對結構變形/失效的影響
為了比較泡沫鋁夾芯板與等質最單層鋁板的抗撞擊性能,應用泡沫子彈撞擊加載技術,研究了芯層厚度為l0mm,相對密度約為9.4%,上下面板厚度均為0.5mm的10個泡沫夾芯板試件,其中子彈質量近似相等,撞擊速度范圍為50m/s至203m/s。與夾芯板等質量單層鋁板的厚度為2mm,材料性質與夾芯板面板的相同,試件數量為10個。無量綱化的夾芯板后面板(或實體板)中心點的最終撓度(w=w/l)隨無量綱化沖量(I=I/Ae(2pfh+ρec)√σf/pf ,其中Ae為子彈作用區域的面積,σfρf分別為面板材料的屈服強度和密度)的變化關系見圖。在本文研究的沖最范圍內,夾芯板與等質量實體板的最終變形均隨著沖量的增加逐漸增大,且夾芯板后面板的最終撓度均小于實體板的。可見,與等質量的實體板相比,泡沫鋁夾芯板具有優越的抗撞擊性能,在結構中采用這種板可以有效降低其變形量,使得其中的物體或人員得到有效的保護,從而達到防護的目的。擬合實驗數據點,可得到夾芯板后面板的撓度與沖量的量化關系:

w=a1I+b1                                        (2-1) 
其中,w,I分別為后面板中心點的最終撓度與泡沫子彈的沖量;a1、b1為擬合參數,分別為8.65mm/N.s和-9.21mm。
同理,等質量實體板的最終撓度與泡沫子彈沖量間的量化關系為:

w=a2.I+b2                                 (2-2)
其中,w,I分別為后面板中心點的最終撓度與泡沫子彈的沖量;a2、b2為擬合參數,分別為6.05mm/N.s和0.327mm。


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