泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的塑性動(dòng)力響應(yīng)研究十七

撞擊載荷下多孔金屬夾芯板塑性動(dòng)力響應(yīng)的理論分析
研究結(jié)構(gòu)的大撓度塑性動(dòng)力響應(yīng)在結(jié)構(gòu)的抗爆能力估算等問(wèn)題中具有重要的實(shí)際意義。盡管大撓度問(wèn)題處理起來(lái)相當(dāng)困難，近20年來(lái)仍有大量這方面的研究成果。矩形板是工程上應(yīng)用較為廣泛的板結(jié)構(gòu)。不同于梁和圓板，矩形板是二維非軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其主應(yīng)力方向事先不知道,因而關(guān)于矩形板的理論分析相對(duì)復(fù)雜和困難，尤其在大撓度情形下，既有材料非線性，又有幾何非線性。考慮板在工程上應(yīng)用的廣泛性，在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本章試圖建立多孔金屬夾芯板受撞擊載荷作用的剛塑性動(dòng)力分析模型，以期能對(duì)多孔金屬夾芯板的抗撞擊性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

分析模型

本章對(duì)泡沫子彈撞擊下固支夾芯方板的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行理論分析，其中板的邊長(zhǎng)為2L，上下面板厚度為h，芯層厚度為c 。

Fleck等人關(guān)于爆炸載荷下夾芯梁和夾芯圓板動(dòng)力響應(yīng)的理論分析表明，整個(gè)夾芯結(jié)構(gòu)的變形過(guò)程分為三個(gè)階段，分別是：

第一階段   爆炸脈沖傳作用夾芯板的前面板，使前面板獲得一個(gè)均勻分布的速度，而結(jié)構(gòu)的其余部分保持靜止不動(dòng)；

第二階段   芯層開(kāi)始?jí)嚎s，而后面板不變形；

第三階段   后面板開(kāi)始變形，并且?jiàn)A芯板結(jié)構(gòu)獲得一個(gè)共同速度，最終結(jié)構(gòu)靜止。

隨后Fleck等在中心撞擊加載下固支夾芯梁的動(dòng)力響應(yīng)分析中，將夾芯結(jié)構(gòu)的響應(yīng)也分為三個(gè)階段。依據(jù)Fleck等人的分析，壓力脈沖作用時(shí)間為0.1ms左右，芯層壓縮時(shí)間為0.4ms左右，結(jié)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間約為20ms左右，我們將泡沫子彈撞擊下夾芯板的響應(yīng)過(guò)程也分為三個(gè)階段，分別是：

(1) 泡沫子彈撞擊前面板，將子彈全部沖量施加于前面板的中心區(qū)域，使得該區(qū)域獲得一速度v₀ ,而結(jié)構(gòu)的其余部分保持不動(dòng)；

(2) 之后芯層開(kāi)始?jí)嚎s直至中心區(qū)域獲得共同速度v₁； 

(3)夾芯板在中心區(qū)域受均勻分布速度v₁下的動(dòng)力響應(yīng)。