随着航空、航天的迅猛发展,对于外壳及重要内部仪器的防护显得愈发重要,随着科学技术和工业化生产的发展,结构和功能的分离化设计已无法满足人们对于防护结构应用的需求。因此,研究学者和设计师们对于兼具优异力学性能和多种性能相结合的新型先进结构产生了极大兴趣。本文借鉴波纹板夹芯结构和金字塔点阵夹芯结构的设计特点,提出了一种正弦曲线梁夹芯结构,该结构具有不同幅值-周期比、曲线梁截面积和截面邻边长度比这三个变量,并通过数值模拟的方法分别对不同变量结构的准静态压缩性能、抗冲击性能和抗空气爆炸载荷性能进行了分析研究。主要分为如下几个部分:1.对正弦曲线梁夹芯结构进行三维建模并作简要介绍,根据夹芯结构力学表征相关理论推导出了相对密度计算公式。使用Abaqus/Standard进行准静态压缩数值模拟,得出了正弦曲线梁夹芯结构在准静态压缩下的变形过程和失效形式主要呈现为两次梁的弯曲和波峰波谷处的塑性铰扩张,曲线梁截面积和曲线梁截面邻边长度比对抗压性能的影响比曲线梁幅值-周期比对抗压性能的影响大。2.使用Abaqus/Explicit对正弦曲线梁夹芯结构进行SHPB冲击实验的数值模拟,得出了正弦曲线梁夹芯结构的抗冲击性能与应变率近似不相关,而且透射波与入射波之间发生了量级上的减少,体现出优异的抗冲击隔爆性能和良好的吸能特性。3.使用Abaqus/Explicit中的Conwep算法对正弦曲线梁夹芯结构进行空气爆炸实验数值模拟,得出了幅值-周期比越大,夹芯结构的抗爆性能越强,曲线梁截面积越大,抗爆性能越好。而且当爆距增量一定时,芯子变形量增量变大,说明爆距对夹芯结构抗爆性能的影响很大。随着炸药量的增大,后面板中心挠度增大,芯子变形量也随之增大。4.与金字塔点阵夹芯结构进行对比仿真,发现正弦曲线梁夹芯结构的准静态抗压性能比金字塔点阵夹芯结构提升了 70%,而冲击载荷下的动态抗压强度比金字塔点阵夹芯结构提升了 54%。在相同静态抗压强度的条件下,正弦曲线梁夹芯结构的动态抗压强度小于金字塔结构,具有更好的变形吸能效果,可以有效地阻挡载荷由迎波面向背波面的传导。5.由准静态压缩、SHPB冲击和空气爆炸冲击三种数值模拟,结合对于实际工程应用的考虑,可以得出,幅值-周期比为0.8,正方形截面,截面积为1.35mm×1.35mm的曲线梁芯子在兼顾稳定性的同时又能拥有较好的抗压性能和抗爆抗冲击性能。