随机负泊松比泡沫填充薄壁结构设计及力学特性分析

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作为一种新型材料,负泊松比材料较传统材料具有更多特殊而优越的力学性能,如剪切模量大、断裂韧度高、吸能效率高、比强度和比刚度高等优点,使得该材料具有更广阔的应用前景。本文主要建立了随机负泊松比泡沫及其填充薄壁结构模型,并对其进行力学特性分析,利用有限元方法对设计的结构模型进行数值模拟分析,具体研究内容如下:(1)采用MATLAB和ANSYS/APDL参数化建模方法建立随机负泊松比多孔材料结构模型。研究该模型的泊松比与模型的夹层随机度k、内凹六边形的夹角θ、夹层厚度比ω之间的关系;研究该模型的夹层随机度k、内凹六边形的夹角θ、夹层厚度比ω对随机负泊松比多孔材料模型的吸能效应的影响。(2)通过在传统薄壁圆管表面引入波纹形状来建立新型薄壁波纹管结构,利用有限元软件LS-DYNA研究新型薄壁波纹管结构在轴向冲击载荷作用下的屈曲模态和能量吸收性能。研究波纹管径厚比D0/t对波纹管变形的影响;研究不同冲击速度v、波长λ、振幅a对新型薄壁波纹管结构吸能特性的影响。(3)通过在新型薄壁波纹管结构中填充泡沫铝建立新型泡沫填充薄壁波纹管结构,利用有限元软件LS-DYNA研究新型泡沫填充薄壁波纹管结构在轴向冲击载荷作用下的能量吸收性能。研究填充结构对新型泡沫填充薄壁波纹管结构吸能特性的影响;研究不同冲击速度v、波长λ、振幅a对新型泡沫填充薄壁波纹管结构吸能特性的影响。(4)将部分泡沫铝填充到新型薄壁波纹管结构中,使其形成夹层结构建立新型夹层泡沫填充薄壁波纹管结构,利用有限元软件LS-DYNA研究新型夹层泡沫填充薄壁波纹管结构在轴向冲击载荷作用下的能量吸收性能。研究不同冲击速度v、波长λ、振幅a对新型夹层泡沫填充薄壁波纹管结构的吸能特性的影响。
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