新型蜂窝舷侧防护结构耐撞性能分析与优化PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 蜂窝舷侧防护结构面内力学性能研究现状 2

1.2.1 规则蜂窝结构面内力学性能研究 2

1.2.2 功能梯度蜂窝结构面内力学性能研究 8

1.2.3 含缺陷蜂窝结构面内力学性能研究 9

1.3 蜂窝舷侧防护结构面外力学性能研究现状 12

1.4 吸能结构耐撞性及耐撞性优化 18

1.4.1 吸能结构耐撞性 18

1.4.2 吸能结构耐撞性优化 19

1.4.3 吸能结构耐撞性优化设计研究现状 20

1.5 显示有限元理论简介 22

1.5.1 弹塑性动力学基本方程 23

1.5.2 显示积分算法 24

1.5.3 接触-碰撞界面算法 25

1.6 本书的主要内容 26

1.7 本书的结构安排 28

2 功能梯度蜂窝舷侧防护结构的面内冲击性能研究 31

2.1 理论分析 32

2.2 递变屈服强度梯度圆形蜂窝面内冲击性能研究 33

2.2.1 有限元数值模型 33

2.2.2 有限元模型可靠性分析 34

2.2.3 变形模式 35

2.2.4 递变梯度蜂窝材料冲击端动态应力 38

2.2.5 递变梯度蜂窝材料固定端动态应力 40

2.2.6 递变梯度蜂窝材料能量吸收特性 41

2.3 分层屈服强度梯度圆形蜂窝面内冲击性能研究 43

2.3.1 有限元数值模型 43

2.3.2 变形模式 44

2.3.3 分层梯度蜂窝材料冲击端动态应力 47

2.3.4 分层梯度蜂窝材料固定端动态应力 48

2.3.5 分层梯度蜂窝材料能量吸收特性 49

2.4 小结 50

3 含填充孔缺陷蜂窝舷侧防护结构的面内冲击吸能特性研究 52

3.1 含随机填充孔缺陷圆形蜂窝材料面内冲击吸能特性研究 53

3.1.1 有限元数值模型 53

3.1.2 变形模式 54

3.1.3 冲击端平台应力的速度效应 57

3.1.4 随机填充孔对蜂窝结构平台应力的影响 59

3.1.5 含随机填充孔圆形蜂窝能量吸收特性 61

3.2 含集中填充孔缺陷圆形蜂窝材料面内冲击吸能特性研究 62

3.2.1 有限元数值模型 62

3.2.2 变形模式 63

3.2.3 含集中填充孔缺陷圆形蜂窝冲击端动态响应特性 65

3.2.4 含集中填充孔圆形蜂窝能量吸收特性 69

3.3 含集中填充孔缺陷六边形蜂窝材料面内冲击吸能特性研究 70

3.3.1 有限元数值模型 70

3.3.2 变形模式 72

3.3.3 含集中填充孔缺陷六边形蜂窝冲击端动态响应特性 77

3.3.4 含集中填充孔缺陷六边形蜂窝能量吸收特性 82

3.4 小结 83

4 正六边形蜂窝舷侧防护结构面外压缩力学特性分析 85

4.1 准静态压缩试验研究 86

4.2 有限元模型的建立和验证 87

4.2.1 有限元模型的建立 87

4.2.2 有限元模型的验证 88

4.3 蜂窝夹层板和纯蜂窝结构的面外压缩性能比较 91

4.4 正六边形蜂窝舷侧防护结构耐撞性因子筛选 92

4.4.1 析因设计的理论基础 92

4.4.2 分析因子和设计目标 95

4.4.3 因子筛选 97

4.5 小结 101

5 加筋正六边形蜂窝舷侧防护结构面外压缩性能研究及优化设计 102

5.1 蜂窝夹层板有限元建模 103

5.1.1 有限元数值模型 103

5.1.2 蜂窝夹芯层胞元属性与密度表征 104

5.2 数值仿真结果和分析 105

5.2.1 加筋蜂窝吸能特性直观比较 105

5.2.2 筋胞壁厚匹配效应研究 107

5.3 优化理论和方法 111

5.3.1 试验设计方法介绍及选择 111

5.3.2 代理模型建模方法 115

5.3.3 代理模型精度分析和方法 117

5.3.4 优化算法 118

5.3.5 耐撞性优化设计流程 120

5.4 单筋加强蜂窝舷侧防护结构单目标优化设计 122

5.4.1 单目标优化问题的建立 122

5.4.2 试验样本点采集 123

5.4.3 代理模型精度比较 123

5.4.4 优化结果与分析 129

5.5 双筋加强蜂窝舷侧防护结构轴向压缩的参数化研究 130

5.5.1 筋板厚度的影响 131

5.5.2 胞壁夹角的影响 132

5.5.3 胞元厚度及边长的影响 133

5.5.4 蜂窝底部约束条件的影响 135

5.5.5 撞击块质量和撞击速度的影响 136

5.6 双筋加强蜂窝多目标优化设计 137

5.6.1 多目标优化问题的建立 137

5.6.2 优化结果与分析 139

5.7 小结 141

6 新型蜂窝舷侧防护结构面外压缩应力计算及耐撞性优化设计 143

6.1 超折叠单元理论 144

6.2 简化超折叠单元理论 147

6.3 基于简化超折叠单元法的轴向压缩应力计算 150

6.3.1 双筋加强正六边形蜂窝轴向压缩应力理论计算 150

6.3.2 四边手性胞元蜂窝轴向压缩应力理论计算 153

6.3.3 弯曲胞元蜂窝轴向压缩应力理论计算 157

6.4 有限元数值仿真 159

6.4.1 有限元模型 159

6.4.2 有限元计算结果 159

6.5 轴向压缩应力理论计算验证及讨论 160

6.6 耐撞性优化设计 163

6.6.1 优化问题的建立 163

6.6.2 优化结果 166

6.7 小结 170

7 结束语 171

7.1 全书总结 171

7.2 主要贡献和创新点 175

参考文献 177