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泡沫鋁子彈撞擊下多孔金屬夾芯板的塑性動(dòng)力響應(yīng)研究四十四

c.面板厚度對結(jié)構(gòu)變形/失效影響的對比

撞擊載荷作用下，夾芯結(jié)構(gòu)的前面板首先受到子彈的作用，而后產(chǎn)生變形吸收能量，因此除了面板本身的材料性質(zhì)外，其厚度對夾芯結(jié)構(gòu)的能量吸收能力也起到至關(guān)重要的作用。實(shí)驗(yàn)研究面板厚度對結(jié)構(gòu)變形/失效的影響中，考慮了三個(gè)厚度(0.5mm，0.8mm和1.0mm)的影響結(jié)果，為了進(jìn)一步量化面板厚度的影響，有限元分析中又增加了三個(gè)厚度(0.6mm、0.7mm和0.9mm)的計(jì)算結(jié)果，以期給出后面板的最終撓度隨面板厚度的變化規(guī)律。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比如圖4-15所示。對應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)處的誤差計(jì)算方法為（模擬值-實(shí)驗(yàn)值）/實(shí)驗(yàn)值*100%，誤差分別為：20.1%，2.1%和5.0%。進(jìn)一步擬合模擬數(shù)據(jù)點(diǎn)可以得到面板厚度和撓度之間的近似二次關(guān)系：

w=a₁h²+b₁h+c₁                             (4-1)

其中,w、h分別為后面板的最終撓度和面板厚度；a₁、b₁、c₁為常數(shù)14.072mm^-1，-30.896,27.303mm。

d.芯層厚度對結(jié)構(gòu)變形/失效影響的對比
通過實(shí)驗(yàn)研究芯層厚度對結(jié)構(gòu)變形/失效的影響發(fā)現(xiàn)，芯層厚度對夾芯結(jié)構(gòu)的抗撞擊能力產(chǎn)生重要的影響，在夾芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如果適當(dāng)增加芯層厚度可以有效改善其抗撞擊效果，從而增強(qiáng)防護(hù)能力。為了充分驗(yàn)證有限元模型的可靠性，模擬了不同芯層厚度對夾芯結(jié)構(gòu)后面板殘余變形的影響，如圖4-16所示。

擬合計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)，可以得到后面板撓度隨芯層厚度變化的近似線性關(guān)系：
w=b₂?c+c₂                         (4-2)

其中，w，c分別為后面板的最終撓度和泡沫芯層厚度；b₂，c₂,是常數(shù)-0.309，15.15mm。
圖4-15和圖4-16中數(shù)據(jù)點(diǎn)的較大誤差是由于鋁合金被軋制成不同厚度的板時(shí)其應(yīng)變強(qiáng)化程度有很大差異，本文在計(jì)算模型中未能考慮準(zhǔn)確的金屬面板材料和芯層材料的應(yīng)變強(qiáng)化模量，因此產(chǎn)生較大誤差，但對整體計(jì)算結(jié)果沒有太大的影響。

通過以上幾方面的比較，充分說明了本文建立的泡沫鋁夾芯板的有限元模型的可靠性。下邊應(yīng)用該模型作進(jìn)一步計(jì)算。