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內凹型蜂窩結構在沖擊載荷作用下的力學行為及響應特性研究
郭亞鑫; 袁夢琦; 錢新明; 趙磊 北京理工大學爆炸科學與技術國家重點實驗室; 北京100081; 中國人民銀行營業(yè)管理部; 北京100800
關鍵詞：爆炸沖擊波 負泊松比效應 蜂窩結構 力學響應 吸能特性
摘要：為減少危險化學品爆炸事故造成的大量應急救援人員傷亡,提升應急救援人員防爆服的防爆能力,有效抵御由爆炸產生的沖擊波、破片及高溫對人體造成的傷害。研究了具有負泊松比效應的內凹蜂窩結構,通過準靜態(tài)及激波管沖擊實驗,對比分析了傳統(tǒng)蜂窩結構與內凹蜂窩結構在力學特性、吸能效果與沖擊波衰減效率等方面的差異;通過改變內凹蜂窩中結構單元的凹角、尺寸以及構成蜂窩結構的原材料實現(xiàn)對蜂窩結構的優(yōu)化設計,并對優(yōu)化后的蜂窩結構吸能特性以及沖擊波在結構中的衰減規(guī)律進行研究和綜合分析。結果表明:內凹蜂窩結構單元的最佳尺寸為3.4 mm,最佳凹角為30°,最佳材料為鈦合金。研究成果為尋求同時滿足輕質高強、抗沖擊和吸能效果要求的結構設計方案提供了理論基礎。
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