摘要：制备简单,价格低廉,能产生显著塑性变形的薄壁金属管芯夹芯结构在抗爆炸冲击防护领域具有广泛的应用前景。该文设计了具有面板几何非对称和芯材横向密度梯度分布的新型金属管芯夹芯板,采用数值模拟的方法对其爆炸冲击响应和能量吸收机理进行了研究。获得了金属管芯夹芯板的动态响应过程与特征,讨论了起爆高度,炸药质量,面板质量分布,芯材横向密度梯度分布对变形和能量吸收的影响。研究结果表明:金属管芯夹芯板的爆炸冲击响应过程可以分为三个阶段——芯层压缩、整体变形和弹性变形恢复;随着炸药质量的增加,起爆高度的降低,金属管芯夹芯板的后面板中心位移增加,芯层能量吸收占比下降;适当增加前、后面板厚度比和采用管芯密度正梯度分布的金属管芯夹芯板能更好地分散爆炸冲击波,提升芯层变形吸能效率,获得更好的抗爆效果。

摘要：可折展折纸超材料可通过自身内部微结构连续变形来调控宏观变形,使其泊松比、刚度、模量等力学性能发生转变.本文针对新型折纸超材料稳态机理不清晰的问题,采用扭转弹簧等效法和能量原理,对折纸超材料在复杂内部构型及折展运动协同作用下的力学行为进行理论研究,建立超材料构型在折展变形过程中的力学模型,分析构型几何参数对折展外载荷的影响规律.通过参数分析发现,该折纸超材料的外载荷在展开过程中呈现出单调性,不具有稳态特性.外载荷在折叠过程中可呈现出单调性、单稳态和双稳态等多种情况,不同稳态之间的调控与边长比p和q、内角α、折展角θ和间距尺寸比r等构型参数密切相关,从而揭示折纸超材料稳态特性的转变机理.本文对于提高折纸超材料的构型设计及其性能调控具有重要的理论指导意义.

摘要：为了实现混凝土抗压强度及弹性模量的精细化数值计算,基于双尺度理论建立了混凝土双尺度数值模型。该理论以有限元方法为载体,通过正交试验对混凝土抗压强度和弹性模量的影响因素进行了分析,并进行了力学试验验证。研究结果表明1)双尺度理论在混凝土数值模拟中的应用具有可行性,运用该方法的数值结果与试验结果差值在4.22%之内;2)混凝土的抗压强度受细观参数影响高度显著,其中砂浆性能对整体抗压强度的影响比例可达24.35%;3)混凝土的弹性模量受细观参数影响显著,其中粗骨料性能对整体弹性模量的影响比例可达6.55%。研究结果揭示了混凝土内部的粗骨料、砂浆、界面过渡区与孔隙对整体性能的影响效应,为优化和设计新型混凝土材料提供了新思路。

摘要：三维整体中空复合材料是一种新型的夹芯结构材料,是将芯材和上下面板交织连接在一起,芯材和面板构成一个整体。三维整体中空复合材料的面板与芯材为一体结构且一次固化成型,因此具有优异的抗分层、抗冲击、高损伤容限等性能。研究三维整体中空复合材料的力学性能对其结构设计与应用具有重要的指导意义。详细介绍了三维整体中空复合材料的平压性能、侧压性能、剪切性能、弯曲性能等力学性能的研究进展,提出目前研究存在的问题,以期为以后的发展提供研究方向。

摘要：通过三点弯曲试验研究了纤维增强复合材料铝蜂窝夹芯结构的力学性能。分析了不同面板类型(碳纤维面板、玻璃纤维面板、碳纤维/玻璃纤维面板)以及面板厚度和芯体孔径大小对结构破坏模式、极限载荷和能量吸收的影响。结果表明,碳纤维/铝蜂窝夹芯结构相较于其他两种结构,其极限载荷和能量吸收更强;面板越厚,芯体孔径越小,结构的极限载荷和能量吸收越强;面板厚度对于能量吸收影响较大,芯体孔径对极限载荷影响较大。对碳纤维/铝蜂窝夹芯结构进行有限元模拟,对其破坏变形过程进行对比分析后,验证了模型的有效性,为试验的设计和分析提供了指导与帮助。