新型星形负泊松比抗冲击结构设计与入水冲击

作     者：金泽华 刘清洋 马文朝 孟军辉 JIN Zehua;LIU Qingyang;MA Wenchao;MENG Junhui

作者机构：北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401135 

基　　金：国家自然科学基金项目(11902029) 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2024年第45卷第5期

页      码：1497-1513页

摘      要：针对跨介质飞行器入水过程中受到较大冲击载荷的问题,提出一种基于工程需求的负泊松比抗冲击结构拓扑优化设计方法,通过将弹性模量和泊松比引入拓扑优化设计的目标函数,得到满足抗冲击性能需求的负泊松比星形-四边形蜂窝(Star-quadrangular Honeycomb,SQH)结构。在建立SQH结构理论分析模型的基础上,推导冲击载荷下的平台应力解析公式,并通过数值模拟仿真进行校验。通过与星形-圆环蜂窝(Star-circle Honeycomb,SCH)等多种负泊松比结构的比吸能进行对比,得到SQH结构在低速、中速、高速冲击下的比吸能分别高于SCH结构28.74%、45.2%、7.03%。通过流固耦合仿真分析,对所设计的SQH夹层结构进行入水冲击降载研究,进一步讨论SQH夹层结构主要尺寸参数对入水冲击特性的影响。研究结果表明,在尺寸允许范围内,SQH单元倾角和单元壁厚的增大均使得结构产生的加速度峰值减小,动能转化为结构的变形能也减小,验证了用于工程需求的负泊松比结构拓扑优化设计的有效性。

主 题 词：跨介质飞行器 负泊松比 拓扑优化 冲击吸能 平台应力 

学科分类：082601[082601] 08[工学] 0826[工学-生物医学工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.12382/bgxb.2022.1212

馆 藏 号：203127956...