波纹夹芯夹层板入水砰击力学特性的分析研究.pdf

A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree for the Master of Engineering Mechanical Characteristic Analysis of Corrugated-Core Sandwich Plates Subjected to Slamming Impact Candidate :Tian Yuan Major : Design and Construction of Naval Architecture and Ocean Structure Supervisor : Liu Jun Huazhong University of Science and Technology Wuhan, Hubei 430074, P. R. China January,2014 万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 日期: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□, 在年解密后适用本授权书。不保密□。(请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年月日日期: 年月日本论文属于万方数据 I 华中科技大学硕士学位论文摘要夹层结构具有质量轻、高比强度、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音和隔热等优点, 目前已广泛应用于航空航天、船舶等领域。本文以V型波纹夹芯夹层板、I型波纹夹芯夹层板及I型夹芯杂交夹层板为研究对象,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对其在入水砰击过程中受到的砰击压力载荷与响应特性进行详细的分析研究。本文首先对V型波纹夹芯夹层板在不同入水速度下(1m/s-6m/s)的流-固耦合非线性动力学行为进行分析。建立了气-液-固三相耦合数值模型,通过显式动力求解,获得了V型波纹夹芯夹层板砰击压力的分布特点及结构变形特征,并与同等质量加筋板的砰击响应进行了对比,并分析了主要设计参数对其砰击响应的影响。研究结果表明:V型波纹夹层板触水面板中心点处的砰击压力峰值与入水速度呈近似线性关系,触水面板的变形随入水速度的增大而增大;V型波纹夹芯夹层板较同等质量的加筋板表现出更好的抗砰击性能;触水面板厚度、芯层厚度的增加在一定范围内可以有效提高V型波纹夹芯夹层板的抗砰击性能。然后,采用相同的数值仿真方法研究了I型波纹夹芯夹层板的入水砰击响应问题,研究结果表明:I型夹层板触水面板的中心点处的砰击压力峰值与入水速度呈近似线性关系,板的变形随入水速度的增大而增大;I型夹层板相对于等质量的加筋板有较小的整体变形,但触水面板所受平均压力与典型位置的砰击压力较加筋板大;芯层厚度较小时,I型波纹夹层板在砰击入水过程中芯层会发生屈曲失效;夹层板的面板厚度、夹芯厚度等对夹层板的入水砰击压力及变形响应都有一定的影响。最后,研究了含有填充物的I型夹芯杂交夹层板的有限元建模方法及其入水砰击下的压力载荷与变形响应。,通过详细分析计算获得I型夹芯杂交夹层板的砰击压力分布与结构砰击变形特征。研究结果表明:与相应尺寸的I型波纹夹芯夹层板相比,I型波纹夹芯杂交夹层结构受到的平均砰击压力较大,典型部位的砰击压力(触水面中心点)相对较大;而局万方数据 II 华中科技大学硕士学位论文部变形远远小于相应尺寸的I型波纹夹芯夹层板。本文研究工作为深入理解波纹夹芯夹层板、I型波纹夹芯夹层板及I型夹芯杂交夹层板在砰击载荷下的力学行为和失效机理提供了有益的参考。关键词:波纹夹芯夹层板入水砰击动力响应 ANSYS/LS-DYNA 万方数据 III 华中科技大学硕士学位论文 Abstract Sandwich Structures prehensively used in aerospace, ship designand marine structure field. They hold significant advantages of light-weighted, high specific strength, strong capacity