多级加筋复合材料防护结构设计制备及抗爆机理研究

In this research, anti-blast mechanism of hierarchical stiffened protective structure will be studied through theoretical analysis, optimal structural design, manufacturing composite structure, explosion testing and numerical simulation. The protective door structure will adopt carbon fiber reinforced plastics and hierarchical stiffened structure. Hot pressing method will be applied to manufacture the structure. Anti-blast behaviors, including dynamic deformation, resistant blast load, failure mode and spring-back effect of the composite door, will be revealed through structural explosion experiments. Global deformation mode and local deformation mode will be assumed and superimposed to get the analytical solutions of the dynamic responses of the hierarchical door structures under blast loads. Based on the dynamic multi-failure modes of the hierarchical structure, a multi-failure theory and failure maps will be proposed to instruct the optimal design, combining with numerical simulations. .Through the research, a kind of novel all-composite blast-resistant door structure with hierarchical stiffeners will be invented. At the same time, anti-blast theory of hierarchical structure will be built. This novel composite anti-blast structure will supply a light-weight structure solution for defense engineering, reef engineering and warships.

课题采用理论研究、结构设计、结构制备、结构试验与数值计算方法，系统研究多级加筋复合材料防护结构设计制备及其抗爆机理。基于轻质高强纤维复合材料和多级加筋结构，利用模压工艺制备复合材料防护门结构，通过结构爆炸试验揭示复合材料防护结构的抗爆能力、变形特征、破坏模式，评估复合材料防护门结构的可行性。基于多级结构多尺度变形特征和整体位移和局部位移的多尺度叠加方法，建立爆炸荷载作用下多级加筋结构板结构动力响应分析方法。结合复合材料损伤模型及防护结构失效模式，建立评估复合材料防护结构抗爆能力的理论分析方法。结合数值模拟计算，优化设计多级加筋结构，建立多级抗爆结构优化设计理论。.通过研究，设计制备新型抗爆复合材料防护结构，揭示多级加筋防护结构的抗爆机理。为人防工程、国防工程、岛礁工程、舰船结构提供轻量化抗爆结构解决方案。

课题采用理论研究、结构设计、结构制备、结构试验与数值计算方法，系统研究了多级加筋复合材料防护结构设计制备及其抗爆机理。基于轻质高强纤维复合材料和多级加筋结构，利用模压工艺制备了复合材料防护门结构，通过结构爆炸试验揭示了复合材料防护结构的抗爆能力、变形特征、破坏模式，评估复合材料防护门结构的可行性。基于模态叠加原理，建立了爆炸荷载作用下多级加筋结构板结构动力响应分析方法。结合复合材料损伤模型及防护结构失效模式，建立了评估复合材料防护结构抗爆能力的理论分析方法。通过研究，设计制备了新型抗爆复合材料防护结构，揭示了多级加筋防护结构的抗爆机理。结构减重效果明显，基金研究为人防工程、国防工程、岛礁工程、舰船结构提供了轻量化抗爆结构解决方案。. 在基金资助下，课题同时开展了抗爆超材料创新设计及动力学理论、FRP混凝土结构创新设计与抗爆机理、新型吸能结构设计与吸能机制以及竹复合材料力学性能与力学理论等方向的研究。. 在基金资助下，发表SCI论文４7篇，获得２０１８年江苏省科学技术奖一等奖。培养了10余名博士及硕士研究生，获得军队优秀硕士论文。基金研究同时为后续重大课题的申请奠定了研究基础。