內凹型蜂窩結構在沖擊載荷作用下的力學行為及響應特性研究
郭亞鑫; 袁夢琦; 錢新明; 趙磊 北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室; 北京100081; 中國人民銀行營業管理部; 北京100800
關鍵詞：爆炸沖擊波 負泊松比效應 蜂窩結構 力學響應 吸能特性
摘要：為減少危險化學品爆炸事故造成的大量應急救援人員傷亡,提升應急救援人員防爆服的防爆能力,有效抵御由爆炸產生的沖擊波、破片及高溫對人體造成的傷害。研究了具有負泊松比效應的內凹蜂窩結構,通過準靜態及激波管沖擊實驗,對比分析了傳統蜂窩結構與內凹蜂窩結構在力學特性、吸能效果與沖擊波衰減效率等方面的差異;通過改變內凹蜂窩中結構單元的凹角、尺寸以及構成蜂窩結構的原材料實現對蜂窩結構的優化設計,并對優化后的蜂窩結構吸能特性以及沖擊波在結構中的衰減規律進行研究和綜合分析。結果表明:內凹蜂窩結構單元的最佳尺寸為3.4 mm,最佳凹角為30°,最佳材料為鈦合金。研究成果為尋求同時滿足輕質高強、抗沖擊和吸能效果要求的結構設計方案提供了理論基礎。
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