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题名316L不锈钢蜂窝夹芯结构的抗爆性能研究与优化
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作者
黄静泊
李小帅
谢晶
王扬卫
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机构
北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室
北京理工大学唐山研究院
北京理工大学冲击环境材料技术国家级重点实验室
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出处
《弹箭与制导学报》
北大核心
2024年第6期1-12,共12页
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基金
冲击环境材料技术重点实验室基金项目(614902230107)
国家自然科学基金面上项目(12072038)资助。
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文摘
为探究316L不锈钢蜂窝夹芯结构抗爆性能,设计了一种蜂窝夹芯结构,并采用316L不锈钢粉末通过选区激光熔融(selective laser melting,SLM)制备,同时采用该方法制备等面密度实心板作为对照组。通过静爆实验、LS-DYNA仿真实验得到该结构在近场静爆载荷下的力学行为,并且对应力波在其中的传播方式进行探究以明确其抗爆原理。同时在此基础上利用Optistruct对该结构进行拓扑优化以及结构优化,以期进一步提升抗爆性能。研究结果表明,多孔夹芯结构相比传统实心面板背板挠度降低13.2%,抗爆性能有所提升。建立的流固耦合数值模型描述了静爆实验的3个阶段,即冲击波传播阶段、流固耦合阶段和惯性作用阶段;明确静爆实验中靶板中心处“川”字形裂纹产生是残余芯层挤压导致的,芯层变形失效机理为蜂窝板平面内拉伸撕裂。Optistruct优化结果呈现三角形骨架和圆形孔洞交替波纹板结构,优化后波纹芯靶板相比优化前传统蜂窝夹芯板在相同的爆炸载荷下背板挠度降低25.4%,板后压力峰值降低17.6%,抗爆性能提升明显。相比蜂窝板,圆孔结构可以使背板挠度降低38.1%,三角孔结构可以使板后压力峰值降低22.4%。
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关键词
316L不锈钢
金属多孔夹芯结构
抗爆性能
抗爆机理
结构优化
选区激光熔融
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Keywords
316L stainless steel
metal porous sandwich structure
blast resistance properties
blast resistance mechanism
structure optimization
selective laser melting
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分类号
TJ301
[兵器科学与技术—火炮、自动武器与弹药工程]
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