内部爆炸载荷下泡沫铝夹心柱壳动态响应仿真研究

张国栋 李翔宇 梁民族 卢芳云

张国栋, 李翔宇, 梁民族, 卢芳云. 内部爆炸载荷下泡沫铝夹心柱壳动态响应仿真研究[J]. 高压物理学报, 2018, 32(2): 024101. doi: 10.11858/gywlxb.20170596
引用本文: 张国栋, 李翔宇, 梁民族, 卢芳云. 内部爆炸载荷下泡沫铝夹心柱壳动态响应仿真研究[J]. 高压物理学报, 2018, 32(2): 024101. doi: 10.11858/gywlxb.20170596
ZHANG Guodong, LI Xiangyu, LIANG Minzu, LU Fangyun. Dynamic Response of Sandwich Cylinders Cored with Aluminum Foam under Internal Blast Loading[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(2): 024101. doi: 10.11858/gywlxb.20170596
Citation: ZHANG Guodong, LI Xiangyu, LIANG Minzu, LU Fangyun. Dynamic Response of Sandwich Cylinders Cored with Aluminum Foam under Internal Blast Loading[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2018, 32(2): 024101. doi: 10.11858/gywlxb.20170596

内部爆炸载荷下泡沫铝夹心柱壳动态响应仿真研究

doi: 10.11858/gywlxb.20170596
详细信息
    作者简介:

    张国栋(1993—), 男, 硕士研究生, 主要从事泡沫金属冲击防护研究. E-mail:zhangguodong11@nudt.edu.cn

    通讯作者:

    李翔宇(1980—), 男, 博士, 副教授, 主要从事高效毁伤技术及其应用、爆炸冲击动力学研究. E-mail:xiangyulee@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: O383;O347.1

Dynamic Response of Sandwich Cylinders Cored with Aluminum Foam under Internal Blast Loading

  • 摘要: 泡沫铝夹心柱壳在防爆容器领域具有广阔的应用前景。对泡沫铝夹心柱壳在内部爆炸载荷下的动态响应特性进行了实验研究, 并建立了基于Voronoi技术的泡沫铝夹心柱壳有限元模型, 对其动态响应进行了数值模拟。研究结果表明:仿真结果与实验结果吻合较好, 内部爆炸载荷作用下内壳变形量随芯体相对密度增大而减小, 外壳变形量随芯体相对密度的增大而增大, 且壳体变形量与芯体相对密度近似满足二次函数关系。

     

  • 图  实验装置

    Figure  1.  Experimental device

    图  不同工况下壳体的变形情况

    Figure  2.  Deformation of the sandwich cylinders under different work conditions

    图  Voronoi图形在MATLAB中的生成过程

    Figure  3.  Creation process of Voronoi diagram in MATLAB

    图  二维情况与三维情况的相对密度不同

    Figure  4.  Difference between relative densities of 2D and 3D models

    图  不同工况的示例

    Figure  5.  Different cases

    图  变形过程

    Figure  6.  Deformation process

    图  归一化后的变形量随相对密度的变化

    Figure  7.  Relationship between normalized deflection and relative density

    表  1  实验工况设计

    Table  1.   Experimental designs

    Case No. m/g ρR
    J1 9.6 0.12
    J2 14.1 0.12
    J3 9.6 0.16
    J4 14.1 0.16
    J5 9.6 0.26
    J6 14.1 0.26
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    表  2  实验结果

    Table  2.   Experimental results

    Case No. din/mm dout/mm
    J1 19.7 11.7
    J2 28.6 22.5
    J3 18.7 14.9
    J4 27.6 23.6
    J5 13.8 15.0
    J6 24.6 24.4
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    表  3  材料参数

    Table  3.   Material parameters

    Material Density/(g·cm-3) Young's modulus/GPa Yield stress/MPa Poisson's ratio
    Aluminum 2.70 69 170 0.3
    Steel 7.85 210 410 0.3
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    表  4  仿真工况设计

    Table  4.   Simulation designs

    Relative density No.of work condition
    d=6.0 mm d=4.5 mm d=3.0 mm
    0.06 301 401 501
    0.07 302 402 502
    0.08 303 403 503
    0.09 304 404 504
    0.10 305 405 505
    0.11 306 406 506
    0.12 307 407 507
    0.13 308 408 508
    0.14 309 409 509
    0.15 310 410 510
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-21
  • 修回日期:  2017-07-05

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