内凹型蜂窝结构在冲击载荷作用下的力学行为及响应特性研究

为减少危险化学品爆炸事故造成的大量应急救援人员伤亡,提升应急救援人员防爆服的防爆能力,有效抵御由爆炸产生的冲击波、破片及高温对人体造成的伤害。研究了具有负泊松比效应的内凹蜂窝结构,通过准静态及激波管冲击实验,对比分析了传统蜂窝结构与内凹蜂窝结构在力学特性、吸能效果与冲击波衰减效率等方面的差异;通过改变内凹蜂窝中结构单元的凹角、尺寸以及构成蜂窝结构的原材料实现对蜂窝结构的优化设计,并对优化后的蜂窝结构吸能特性以及冲击波在结构中的衰减规律进行研究和综合分析。结果表明:内凹蜂窝结构单元的最佳尺寸为3.4 mm,最佳凹角为30°,最佳材料为钛合金。研究成果为寻求同时满足轻质高强、抗冲击和吸能效果要求的结构设计方案提供了理论基础。     

爆炸冲击环境下内凹蜂窝型梯度结构响应特性研究*

为提升应急救援人员防护服抗爆能力,减少爆炸事故中人员伤亡数量,以内凹蜂窝型梯度结构为研究对象,采用爆炸冲击实验与数值有限元法相结合的研究手段,通过改变胞元尺寸与胞元凹角对梯度蜂窝结构进行优化,分析梯度结构在爆炸冲击环境下冲击波衰减效率和力学响应规律。结果表明:同等质量条件下,内凹蜂窝结构尺寸梯度为2.58 mm-3.40 mm-2.58 mm、角度梯度30°-22.5°-30°时对冲击波的衰减效应最佳,衰减效率分别为85.44%,82.29%。研究结果可为同时满足轻质、高强抗爆要求的防护服结构设计提供技术支撑。