中文摘要：

典型点阵、波纹夹芯超轻多孔金属夹层结构（ULPMSS）在许多力学性能上与传统结构有较大不同，对其开展流-固冲击载荷下非线性力学行为分析与失效机理研究具有重要的理论意义和应用价值。本项目主要研究内容包括1）ULPMSS流-固冲击载荷特性研究；2）ULPMSS在流-固冲击下的非线性动态力学行为及失效机理研究；3）ULPMSS流-固冲击载荷及结构非线性动态力学行为实验研究；4）ULPMSS在流-固冲击载荷下动力失效判据与伪安定性研究。项目首次提出开展典型ULPMSS在流-固冲击下的动力响应及其失效机理研究，具有整体创新性;并创新性地将一般微分求积法和有限差分法结合应用于结构流-固冲击响应计算；提出并分析ULPMSS在流-固冲击载荷作用下冲击伪安定性问题。本项目的研究将揭示典型点阵、波纹夹芯ULPMSS在流-固冲击下的非线性动力响应特征及失效机理，为其工程应用奠定理论和技术基础。

结论摘要：

典型点阵、波纹夹芯金属夹层结构在许多力学性能上与传统加筋板结构有较大不同，对其开展砰击载荷下非线性力学行为分析与失效机理研究具有重要的理论意义和应用价值。项目以钢制金字塔点阵夹层平板为对象，建立了考虑气体-液体-结构三相耦合的动力学行为分析的数值模型，获得了在不同入水速度下的砰击压力与砰击变形特征。研究发现金字塔点阵夹层平板入水与一般的实体板入水冲击存在某些不同，主要表现在点阵夹层平板胞元结构存在局部气垫。针对水弹性效应较显著情形，推导并求解了金字塔点阵夹层板入水流-固耦合的动力学控制方程，该方法除了在响应前期与后期外，能够对结构变形给出有效预测。采用一阶剪切变形理论，考虑结构变形的几何非线性，运用能量变分原理，推导了点阵夹层板入水非线性动力学运动控制方程，采用微分求积法求解获得了结构响应，理论计算结果与数值结果总体吻合良好。提出了快速估算砰击变形的工程计算方法；采用数值计算和理论分析方法，研究了含缺陷点阵夹层平板结构的砰击响应特性。项目以钢制I型、折边型夹芯夹层平板和楔形体板为对象，采用数值分析方法获得了其在不同入水速度下的砰击压力与结构砰击变形特征，分析了主要设计参数对砰击响应的影响。设计了用于激光焊接制造波纹夹芯夹层板结构的夹具和实现模型入水装置，实施了3个激光焊接波纹夹层平板模型入水砰击响应实验，实验得到了波纹夹层平板入水砰击压力、加速度和变形特征，验证了高速入水条件下波纹夹层平板结构存在的失效模式和数值计算模型的正确性，揭示了砰击载荷下这类结构的失效机理。高速入水砰击实验结果表明，激光焊接轻质波纹夹层板存在三种破坏模式1) 整体大变形+局部胞元大变形+芯层局部塑形剪切；2) 整体大变形+局部胞元微弱变形+芯层局部塑形微弱剪切；3) 整体大变形+芯层局部剪切及压缩。项目还分析了刚塑性各项异性板在反复方形脉冲载荷下的伪安定性。项目揭示了典型点阵、波纹夹芯夹层板结构在砰击载荷下的非线性动力响应特征及失效机理，为其工程应用奠定了理论和技术基础。