五模点阵环状结构对碰撞冲击应力波的调控研究

为研究五模点阵环状结构对于碰撞冲击应力波的调控效果,基于坐标变换理论和增材制造技术,设计制作了五模点阵环状结构试验模型,通过冲击试验及仿真发现,五模点阵环状结构内环迎冲面的应变峰值明显小于内环背冲面,应力在五模点阵环状结构中有明显分叉趋势,可以有效降低迎冲面的应力集中。相较于等质量实心圆环,五模点阵环状结构内环迎冲面应变峰值降低了53%,内环背冲面应变峰值升高了18%。计算并分析五模点阵胞元的频散曲面发现,频散曲面等值线法向量的方向分布可以准确反映材料中的能流方向,在此基础上研究了胞元结构对能流特性的影响。相关结论可为潜艇抗冲击防护提供一定参考。     

五模点阵环状结构在碰撞冲击作用下的动态响应特性

基于坐标变换理论和五模特征参数设计，采用增材制造技术制作五模点阵环状试验模型。通过落锤冲击试验发现，模型内环迎冲面的应变峰值远小于背冲面，这与传统环状结构明显不同。进一步仿真发现，五模点阵环状结构可将迎冲面的应力波向两侧“疏导”，从而表现出显著的绕射效果。与等质量的实心圆环相比，试验模型内环迎冲面的应变峰值最大可减小65.7%，应力峰值可减小70%以上。通过绘制五模点阵胞元的频散曲线，获得表征冲击能流特征的群速度分布规律。在此基础上，研究等效力学参数圆环的群速度各向异性程度对能流矢量的影响，为潜艇结构抗冲击防护提供参考。