泡沫金属作为夹芯结构的新型芯层材料,在航空航天、建筑、交通运输等领域展现了广阔的应用前景。泡沫金属材料及其复合结构经常被用于承受冲击载荷的作用。本文采用实验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,在研究泡沫铝材料的静动态力学性能、细观结构与泡沫铝材料力学性能的内在联系、泡沫铝材料本构关系的基础上,深入研究了泡沫铝夹芯板的准静态和动态压入力学行为。在实验研究验证了有限元计算的有效性的基础上,利用LS-DYNA对不同面板与芯层厚度组合的泡沫铝夹芯板进行了动态压入数值模拟,并对其能量吸收能力做出评价。结果表明,采用综合考虑夹芯板总质量和总厚度的比能量-比位移的评价标准更为科学合理。实际设计中,既非面板厚度越大越好,亦非芯层厚度越大越好。同时,提出并建立了计及粘接层初始损伤的有限元模型,分析了初始损伤对夹芯板失效模态及承受冲击载荷能力的影响。结果表明,不同的初始损伤对夹芯板失效模态有显著的影响,对结构承受冲击载荷的能力和吸能能力也有较大的影响。从而为材料与结构的优化设计提供坚实的理论基础,同时也为其工程应用提供指导。
英文主题词foamed metal; sandwich panels; constitutive model; heterogeneity; impact