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

作者：郭亚鑫; 袁梦琦^*; 钱新明; 赵磊

来源：中国安全生产科学技术, 2019, 15(12): 5-10.

• 爆炸冲击波
• 负泊松比效应
• 蜂窝结构
• 力学响应
• 吸能特性

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。

• 单位
  爆炸科学与技术国家重点实验室; 北京理工大学; 中国人民银行