科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
[目的]为提高无人水下航行器（UUV）、自主式水下航行器（AUV）、空气瓶等外壳防护结构的抗爆抗冲击能力，对水下爆炸和高静水压力载荷下碳纤维增强复合材料（CFRP）圆柱壳的结构响应及其失效模式进行研究。[方法]利用ABAQUS软件和耦合欧拉-拉格朗日法（CEL）方法构建在静水压力和冲击载荷共同作用下CFRP圆柱壳内爆的计算模型，通过与实验结果对比来验证数值模拟方法的有效性，并在此基础上获得CFRP圆柱壳内爆的失效模式和参数化影响。[结果]研究发现，CFRP圆柱壳水下内爆可分为3个阶段：屈曲阶段、壁面接触阶段、失效扩展阶段；减小圆柱壳长径比能提高结构的抗冲击能力，且影响CFRP圆柱壳的失效模式；随着纤维层数的增加，壳结构的静水承载能力和抗冲击能力增长速率增加；增加冲击块速度，壳的壁面界接触和失效扩展越显著，发生的基体断裂更多，且裂纹在圆柱壳长度方向上有明显增大趋势。[结论]所做研究可为水下航行器等结构设计工作提供数据指导，推动复合材料在上述领域中的应用。
- 单位
