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夹层结构以其质轻、高强度和吸能特性好等优良特性,在航空航天、汽车和船舶等领域都有广泛的应用。对夹层结构在低速碰撞载荷下的力学行为和响应特性进行研究,是准确评估其耐撞性能的基础,具有重要意义。本文主要研究工作和结论如下: (1)以钢质梯形波纹夹层板为研究对象,针对3种不同的碰撞能量、3种不同的冲头直径、两种不同的碰撞位置和3种不同的面板厚度,开展了共计8个工况的落锤冲击试验研究。基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA开展了数值仿真研究,数值仿真结果与实验结果吻合良好;进一步分析了5种不同的撞击角度对夹层板响应特性的影响。结果表明,碰撞能量和面板厚度对夹层板的响应特性有较大影响,冲头直径的影响不大,碰撞位置不同时上面板变形模式差异很大。针对不同的撞击角度,冲头垂直撞击时夹层板变形和受到的碰撞力最大。 (2)以钢质梯形波纹泡沫铝杂交夹层板为研究对象,针对3种不同的填充物密度、两种不同的填充方式、4种不同的填充物密度组合和3种不同的面板厚度,开展了共计11个工况的落锤冲击试验研究。基于有限元软件 ANSYS/LS-DYNA开展了数值仿真研究,数值仿真结果与实验结果吻合良好。结果表明,以下面板塑性变形作为耐撞性优劣的衡准,与无泡沫铝填充的钢质梯形波纹夹层板相比,填充低密度的泡沫铝、采用“中密度泡沫铝上填充+低密度泡沫铝下填充”的全填充方式和采用“中密度上填充”的半填充方式均可提高夹层板的耐撞性能。 (3)以含预制诱导缺陷的钢质梯形波纹夹层板为研究对象,针对9种不同的预制诱导缺陷,开展了9个工况的落锤冲击试验研究。以含预制诱导缺陷的钢质梯形波纹泡沫铝杂交夹层板为研究对象,针对3种不同的开孔方式和两种不同的泡沫铝填充物密度,开展了6个工况的落锤冲击试验研究。结果表明,与无诱导缺陷的钢质梯形波纹(杂交)夹层板相比,诱导缺陷的引入增大了夹层板变形,减小了碰撞力峰值。 本文的研究工作为波纹夹层结构在工程上的应用提供了有益的参考。