物理和几何非对称轻质金属夹芯结构的撞击变形与吸能机理研究

非对称金属夹芯结构是一类重要的新型轻质多功能结构，在飞行器、舰船、高铁、汽车及国防等领域具有广泛应用前景。本项目拟从实验、理论和数值诸方面，研究物理和几何非对称轻质金属夹芯结构撞击响应的变形规律、吸能机理及其影响因素。首先，通过落锤撞击实验系统地研究非对称金属夹芯结构变形和失效的具体模式。其次，基于物理中性面，计及芯材强度和压缩变形的影响，建立非对称金属夹芯结构的塑性屈服条件和近似塑性屈服条件。第三，依据结构撞击变形的具体模式，利用建立的塑性屈服条件和近似塑性屈服条件，从理论上研究非对称金属夹芯结构撞击响应的精确解和上下限。最后，借助有限元数值分析，结合实验和理论分析结果，研究具有不同边界支撑非对称金属夹芯结构的撞击响应过程及其影响因素，揭示非对称金属夹芯结构撞击响应的变形规律与吸能机理，得到相关失效准则，预报撞击后的剩余刚度和强度，为非对称轻质金属夹芯结构的设计与耐撞性评估提供基础。

物理和几何非对称金属夹芯结构是一类重要的新型轻质多功能结构，在飞行器、舰船、高铁、汽车及国防等领域具有广泛应用前景。本项目从实验、理论和数值诸方面，研究物理和几何非对称轻质金属夹芯结构撞击响应的变形规律。在已有对称夹芯结构塑性屈服条件的研究基础上发展了物理非对称、几何非对称、密度梯度等一类金属非对称夹芯结构的塑性极限屈服条件和近似塑性极限屈服条件；对准静态下几何非对称金属泡沫夹芯梁的失效模式进行了系统实验研究，得到了简支和固支边界条件下初始失效模式和失效机制图，建立了金属泡沫夹芯梁压入变形的大挠度响应解和考虑具备凹陷对整体弯曲变形的理论分析模型；利用新建立的屈服条件，建立了非对称夹芯结构低速撞击响应的动力响应分析模型，得到了其解析解，同时讨论了边界条件、应变强化效应等因素对动力响应的影响,揭示了非对称金属夹芯结构撞击响应的变形规律与吸能机理，预报撞击后的剩余刚度和强度，为非对称轻质金属夹芯结构的设计与耐撞性评估提供基础。