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摘要
为了探究泡沫完全填充和非完全填充对多胞管冲击响应的影响规律，选用6061-T4铝合金作为薄壁圆壳结构材料，选用泡沫铝作为填充芯体材料，采用质量块冲击实验装置对空心圆柱壳、泡沫填充管以及泡沫夹芯管三种结构进行了压溃实验。基于该动力学实验，对三种结构进行了有限元数值仿真，通过与实验结果对比来验证仿真方法的有效性，并且研究了结构压溃载荷、能量吸收和变形模式对结构几何参数(管壁厚度和泡沫密度)、冲击速度等因素的依赖规律，分析了泡沫填充圆柱壳的能量吸收机制与耦合效应。结果表明：1)泡沫填充管(FT)的管壁厚度由1.0 mm增大为1.5 mm时，平均压溃力(MCF)值提升的变化范围约为27%～30%,当泡沫密度由0.4 g/cm3增大至0.5 g/cm3时，MCF值提升的变化范围约为17%～20%,即随着泡沫密度和外管壁厚的增加，压溃载荷的动态增强效应会更明显。2)泡沫填充可有效增强结构的径向膨胀效应，提高其能量吸收性能。3)耦合效应产生的机理主要包括三种情况，即泡沫应力状态的改变、泡沫与管壁间的摩擦效应和管壁径向膨胀变形效应。
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单位中北大学; 航空宇航学院
