软木材料力学行为及其缓冲吸能特性研究进展综述
2021-06-04李继承张斌谢若泽钟卫洲
装备环境工程 2021年5期
李继承,张斌,谢若泽,钟卫洲
(1.中国工程物理研究院总体工程研究所,四川 绵阳 621900;2.工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室,四川 绵阳 621900)
冲击和碰撞现象广泛存在于生产和生活当中,如 设备在运输、迁移等过程中的跌落以及其他异常环境冲击现象。冲击作用容易导致结构和材料的损伤破坏,因此,设计高效的缓冲防护结构至关重要。从能量吸收角度看,冲击能量应该耗散于防护材料和结构中,且能量吸收过程应以缓和的方式进行[1-2]。近年来,多孔材料在缓冲防护结构设计中得到越来越多的应用。多孔材料广泛存在于自然界中,同时人造多孔材料也得到快速发展,主要有3种典型结构:蜂窝材料、开孔泡沫材料和闭孔泡沫材料[3-5]。天然木材的内部结构特征为蜂窝结构特性,其中软木材料得到最广泛使用。特别是木材防护结构,除具有缓冲吸能作用外,还具有良好的隔热能力,因此在工程应用中具有其余金属多孔材料难以企及的优势[6-9]。
软木材料的力学行为和吸能特性与其变形和破坏特征密切相关,且具有显著的各向异性特征,其顺纹(加载方向平行于胞孔面)和横纹(加载方向垂直于胞孔面)的力学性能显著不同[3]。目前针对天然木材力学性能的研究显著少于人造蜂窝材料。在研究方法方面,试验研究是理论分析和数值模拟的基础,也是目前最主要的研究手段,包括宏观观测和微细观结构分析等。随着计算机技术的发展,数值仿真也得到广泛应用,其中有限元模拟可成为试验研究的良好补充。……
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