蔡正宇,丁圆圆,王士龙,郑志军,虞吉林

(1.中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，安徽 合肥 230026;2.宁波大学力学与材料科学研究中心，浙江 宁波 315211)

梯度多胞牺牲层的抗爆炸分析*

蔡正宇1,丁圆圆2,王士龙1,郑志军1,虞吉林1

(1.中国科学技术大学近代力学系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室，安徽 合肥 230026;2.宁波大学力学与材料科学研究中心，浙江 宁波 315211)

运用一维非线性塑性冲击波模型和细观有限元模型对密度梯度多胞牺牲层的抗爆炸性能进行了分析。基于率无关的刚性-塑性硬化模型，建立了描述冲击波在多胞牺牲层中传播的控制方程，分别给出了正、负密度梯度多胞材料在指数型爆炸载荷作用下的响应特性。研究了可正好吸收爆炸能量的梯度多胞牺牲层的临界厚度与载荷强度、覆盖层质量、多胞材料的密度梯度等参数之间的关系，给出了以临界厚度和支撑端应力峰值为指标的密度梯度设计图。运用二维细观有限元模型验证了基于非线性塑性冲击波模型的抗爆炸分析的有效性。

多胞材料；牺牲层结构；爆炸载荷；冲击波；有限元方法

多胞材料具有优异的能量吸收和抗冲击性能，被广泛用于汽车、列车、航空航天和军事防护等领域[1]。梯度多胞金属材料由于其可设计性受到广泛关注，通过改变胞元尺寸、胞壁厚度等参数的分布情况引入密度梯度，使得材料呈现出渐进的力学性能，可望获得更优异的能量吸收和抗冲击性能[2]。……