复合材料多层阵列结构耐撞能量耗散机制及其防护机理研究

基本信息
批准号:51479205
项目类别:面上项目
资助金额:82.00
负责人:梅志远
学科分类:
依托单位:中国人民解放军海军工程大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张振华,吕岩松,吴梵,陈志坚,李华东,杨坤,邱家波,周晓松,武大江
关键词:
复合材料结构船舶碰撞能量耗散机制水下结构平台船舶工程
结项摘要

The sandwich array structure and multilayer arrays module structure based on the composite material solid element, which is FRP wraped and lightweight, are proposed to improve the capability of collision resistance for underwater plateform structure. The energy dissipation and absorption rules of solid element, sandwich array structure and multilayer arrays module structure under low velocity and large-mass impact would be studied. Firstly, the quasi-static and dynamic experimental researches on the material system would be carried out to get their constitutive relation, dynamic strength and failure characters. Secondly, the experimental studies about crash-worthiness of solid element,sandwich array structure and the multilayer arrays module structure would be carried out,by which the relation between macro damage or failure model and micromechanism would be disclosed. The mechanism of the initial damage, fiber breaking and filling core crushing of the solid element would be explained, so that the energy dissipation and absorption rules, the evolution of bearing stiffeness would be discussed. By theoretical analysis and experimental study,the characters of load transfer between every two arrays of multilayer arrays structure and the cause of collision resistance would be gotten and found. The laws about energy transfer between every two arrays of multilayer arrays structure would be discussed. The dynamic stiffeness and the viscous elastic characteristics of the sandwich structure and multilayer arrays module structure under transverse impact loading would be researched. The dissapation and absorbtion matter of collision energy for the whole module would be analylized theoretically. Finally, the multi-DOF non-linear dynamical ananlysis model for components and parts between double hulls of underwater plateform would be built. The primary principle, design methodes and the boundary values acceptted about composite materials multilayer arrays structure woule be proposed to complete the crash-worthiness and protective design for the underwater plateform structure.

以水下工程结构物浮力补偿需求及结构耐撞防护设计为背景,提出浮力补偿型耐撞吸能复合材料多层阵列结构模块设计理念。针对低速大质量撞击载荷作用下结构单元、多层阵列结构模块的耐撞能量耗散机制以及构件体系防护机理等问题展开研究。拟开展备选材料体系准静态/动态特性试验研究,以掌握其动态本构特征规律及动强度特性;拟开展结构单元耐撞特性试验研究和宏-细观损伤关联性理论分析,揭示撞击载荷及单元构造特征与初始损伤产生、逐级压溃及表层断裂等能量耗散特征的相互影响机制;拟开展多层阵列结构耐撞模型试验和损伤增量累积理论模型分析,以探讨多层结构层间载荷及能量传递特性及其多层结构动刚度退化及演变机制;拟构建构件体系多自由度非线性动力学分析模型,提出多层阵列结构模块设计原则方法和许用要求等,为开展水下结构平台耐撞抗冲击复合材料舷间结构研究与工程设计奠定理论基础。

项目摘要

以水下工程结构物浮力补偿需求及结构耐撞防护设计为背景,提出了浮力补偿型耐撞吸能复合材料多层阵列结构模块设计理念。针对低速大质量撞击载荷作用下结构单元、多层阵列结构模块的耐撞能量耗散机制以及构件体系防护机理等问题展开研究。开展了备选材料体系准静态/动态特性试验研究,掌握了其动态本构特征规律及动强度特性;开展了结构单元耐撞特性试验研究和宏细观损伤关联性理论分析,揭示了撞击载荷及单元构造特征与初始损伤产生、逐级压溃及表层断裂等能量耗散特征的相互影响机制;开展了多层阵列结构(3层)耐撞模型试验和损伤增量累积理论模型分析,针对多层结构层间载荷及能量传递特性及其多层结构动刚度退化及演变机制进行了探讨;构建了构件体系多自由度非线性动力学分析模型,提出了多层阵列结构模块设计原则方法和许用要求等,项目研究成果可为开展水下结构平台耐撞抗冲击复合材料舷间结构研究与工程设计奠定理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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