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冲击载荷下金属薄壁圆柱壳动态响应特性研究

2020-05-21李金柱齐凯丽袁婷武海军黄风雷

北京理工大学学报 2020年4期

李金柱,齐凯丽,袁婷,武海军,黄风雷

(北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室,北京 100081)

金属薄壁结构具有质量轻、高比能、高容积效率且结构简单等优势[1],常作为缓冲、吸能元件被广泛作为飞机、导弹以及汽车行业等的结构件. 因此研究薄壁结构在冲击载荷下的动态响应问题[2-3]具有重要的工程背景和一定的理论价值. 大量的学者对金属薄壁圆柱壳体的屈曲现象进行了实验和理论研究. Alexander[4]最早对轴压金属薄壁圆柱壳变形问题展开理论研究,并基于对径厚比D/t在28~89范围内静态实验结果的分析,提出了静态塑性铰理论模型. Abramowicz和Jones[5-6]对Alexander的静态屈曲理论进行修正,提出了对称移动塑性铰模型. 路国运[7]采用落锤对铜、铝、钢的圆管进行冲击试验,对轴对称和非轴对称的模态进行了相应的研究. Wierzbicki[8]在基于允许结构向内以及向外的径向位移的前提下提出了一个轴对称压溃模式,该模型能够预测平均压溃载荷和解释塑性铰形成过程中的两个峰值力问题. 这些研究多是针对准静态载荷作用下的屈曲模态和吸能模式,动态冲击载荷作用下的试验和理论分析比较少,对于材料力学性能对薄壁圆筒结构破坏模式和吸能特性的比较更少.

本文用落锤装置对LY12、A6060铝合金、纯铝圆柱壳进行冲击实验,比较分析3种材料的破坏模态和对吸能的影响. 进一步开展不同速度下的冲击实验和不同径厚比薄壁圆筒的冲击实验,探讨冲击速度和径厚比……

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