【摘 要】
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负泊松比结构由于其独特的力学性能和优异的能量吸收能力,在高端装备、航空航天和军事武器等领域得到日益广泛的应用,国内外学者对其展开了深入研究。为了拓展负泊松比材料的应用,在内凹原理基础上,论文提出了三种新型负泊松比胞元结构,研究了三种结构的静力学性能,分析了胞元静力学性能参数,探究了其动力学性能和吸能特性。本文的主要研究内容如下:首先,提出了一种在水平和铅垂呈现负泊松比特性而45°方向呈现正泊松比特
【基金项目】
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河北省高等学校自然科学计划重点项目； 河北省市场监督管理局项目； 河北省特种设备监督检验研究院科技计划项目；
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负泊松比结构由于其独特的力学性能和优异的能量吸收能力,在高端装备、航空航天和军事武器等领域得到日益广泛的应用,国内外学者对其展开了深入研究。为了拓展负泊松比材料的应用,在内凹原理基础上,论文提出了三种新型负泊松比胞元结构,研究了三种结构的静力学性能,分析了胞元静力学性能参数,探究了其动力学性能和吸能特性。本文的主要研究内容如下:首先,提出了一种在水平和铅垂呈现负泊松比特性而45°方向呈现正泊松比特性的新型斜十字胞元结构（OCC-NPR）,并利用能量法建立了其静力学模型,分析了胞元几何参数对结构等效弹性模量和泊松比的影响。结果表明,OCC-NPR的泊松比随着短杆的增大而增大,但随长杆的增大反而减小,说明增大短杆长度可提高结构的负泊松比特性。其次,设计了两种新型负泊松比胞元结构（2D-ERSH-1和2D-ERSH-2）,推导了其弹性常数的解析表达式,分析了几何参数对弹性常数的影响;并建立其面内冲击模型,探究两种结构的动力学响应特性,分析了冲击速度对结构宏观变形情况和能量吸收能力的影响。结果表明,由于内凹杆的作用,结构2D-ERSH-2的负泊松比特性更为突出;在单轴加载时,随着冲击速度的增大,结构2D-ERSH-2的密实化阶段变化更为平稳,其能量吸收能力也更强。最后,建立了OCC-NPR夹芯结构弹体侵彻的显式动力学模型,分析了在侵彻过程中初始速度、入射角度、形状等弹体参数,以及OCC-NPR胞元几何参数对弹体剩余速度、夹芯结构应力变化和能量吸收能力的影响。结果表明,随着弹体初始速度和入射角度的增大,弹体穿出夹芯板的剩余速度逐渐增大;夹芯板的抗侵彻能力随着夹芯板胞元壁厚和胞元层数的增加而增强。
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