基于结构仿生的多组份层级复合材料/结构的冲击力学行为

基本信息
批准号:11902215
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:雷建银
学科分类:
依托单位:太原理工大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
砖墙结构冲击试验结构冲击动力学冲击变形与破坏冲击强韧化机理
结项摘要

Biological composites, like nacre and shellfish material, have captured the interest of the scientific community for their outstanding ability to amalgamate a host of properties such as high stiffness, high strength, high toughness, impact resistance and energy absorption. It is from the hierarchical structure, multi-phase and micro- and macro structural that nacre derives its excellent performance in coupling toughening and strength behavior. A unique brick-and-mortar with multi-component and multi-level composite materials/structures, which was imitated from nacre and nacrelike composites was developed. Experiments and numerical simulation were conducted to invest its mechanical behavior under quasi-static and dynamic impact loads. The deformation failure mechanism and analysis composite model of brick-and-mortar with multi-component and multi-level composite under dynamic loading condition are established. Additional, the mechanism coupling between different levels of hierarchical structures, flaw tolerance under high strain rate are described. the geometric parameter microstructure under different loading conditions was optimized based on the maximum absorption energy. It could provide theoretical and technical support for the integrated design of material structure.

贝壳类材料及其仿生结构以其独特的层级多相宏微细观结构,表现出优异的强韧性、容缺陷能力、抗冲击性及较高的能量吸收率等特性。本项目借鉴贝壳类生物材料微观结构上的多组份层级构型在能量耗散、耦合强韧化行为方面的优异性,开发细观“砖墙结构”的多组份层级仿贝壳珍珠层复合材料/结构,对其在准静态及动态冲击载荷下的力学行为开展详细的实验和数值模拟研究。力图建立和完善“砖墙结构”复合材料/结构在冲击载荷下的变形失效破坏机制及其动力学分析模型;阐明其多组份耦合强韧化、止裂机制及波至失效机理;以最大吸能为优化目标,给出不同载荷工况下相应的最优化细观结构几何参数。为材料结构一体化设计提供必要的理论和技术支撑。

项目摘要

贝壳类材料及其仿生结构以其独特的层级多相宏微细观结构,表现出优异的强韧性、容缺陷能力、抗冲击性及较高的能量吸收率等特性。本项目借鉴贝壳类生物材料微观结构上的多组份层级构型在能量耗散、耦合强韧化行为方面的优异性,对其在准静态及动态冲击载荷下的力学行为开展详细的实验和数值模拟研究。开展了“砖墙结构”复合材料的准静态压缩/拉伸力学响应实验研究;开展了“砖墙结构”复合材料的动态压缩/拉伸力学响应实验研究;开展了“砖墙结构”复合材料层合板落锤实验;以及进行了“砖墙结构”多相复合材料/结构的几何参数优化。.通过本项目得到了砖混结构在爆炸载荷下的破坏模式以及增韧机理;分析了胞元大小以及偏转角度对断裂韧性,能量吸收的影响;获得了堆叠层数、锤头类型和冲击速度对砖混结构力学响应的影响;探讨了裂纹偏转和微裂纹对其抗爆防护性能的提升;阐明其多组份耦合强韧化、止裂机制及波致失效机理;以最大吸能为优化目标,给出不同载荷工况下相应的最优化细观结构几何参数。本项目为材料结构一体化多功能设计提供必要的理论和技术支撑,满足航空航天、国防及民用领域结构安全防护工程对材料的高强度、高韧性、轻质、抗冲击等方面的需求。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
3

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
4

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

DOI:10.3969/j.issn.1001-8360.2019.08.011
发表时间:2019
5

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018

雷建银的其他基金

相似国自然基金

1

基于仿生结构的新型陶瓷基点阵复合材料梯度结构的设计与力学行为研究

批准号:11432005
批准年份:2014
负责人:曾涛
学科分类:A0814
资助金额:380.00
项目类别:重点项目
2

多组份复合材料的电磁特性研究

批准号:68971024
批准年份:1989
负责人:林为干
学科分类:F0119
资助金额:3.50
项目类别:面上项目
3

多组份高聚物体系的界面结构与性能

批准号:29574181
批准年份:1995
负责人:姜炳政
学科分类:B0309
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
4

层级梯度金属多孔夹芯结构的抗冲击性能研究

批准号:11602161
批准年份:2016
负责人:李世强
学科分类:A1202
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目