多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的动力学响应分析

• Published in: 爆炸与冲击 Vol. 44; no. 9; pp. 112 - 127
• Main Authors: 张元瑞, 朱玉东, 王克鸿, 周琦, 虞吉林, 郑志军
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室,北京 100190 01.09.2024; 中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室,安徽合肥 230027%南京理工大学材料科学与工程学院,江苏南京 210094%中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室,安徽合肥 230027
• Subjects: 泡沫夹芯梁; cellular projectile; impact test; foam sandwich beam; coupling analysis model; 冲击测试; finite element simulation; 有限元模拟; 多胞子弹; 耦合分析模型
• ISSN: 1001-1455
• DOI: 10.11883/bzycj-2024-0045

O389; 为了研究均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合响应过程和多胞子弹对夹芯梁的加载效果,对该冲击过程开展了理论分析、数值模拟和试验研究:通过将泡沫夹芯梁等效为单梁以简化分析,基于多胞子弹的冲击波模型和泡沫夹芯梁的等效单梁响应模型,构建了多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的耦合分析模型,给出了冲击过程中各响应阶段的控制方程,并结合龙格-库塔方法对方程进行了数值求解;基于三维Voronoi技术,开展了均匀/梯度多胞子弹冲击泡沫夹芯梁的细观有限元模拟;在多胞子弹的冲击测试平台上进行了试验研究,结合高速摄影技术获取了多胞子弹和泡沫夹芯梁的速度响应.结果表明:耦合分析模型可以准确地预测多胞子弹和泡沫夹芯梁的速度历程曲线以及多胞子弹产生的冲击压强;在初始动量相同但密度分布或初速度不同的多胞子弹冲击下,同一构型的泡沫夹芯梁展现出不同的力学响应,这说明多胞子弹的加载不能简单地等效为脉冲加载,多胞子弹与夹芯梁之间的耦合效应不可忽略;相较于均匀多胞子弹,梯度多胞子弹的冲击压力波形更加尖锐,在其衰减过程中展现出更强的非线性特征.