水下接触爆炸作用下金属/CFRP复合层合板的防护性能  

Protective Properties of Metal/CFRP Composite Laminates Subjected to Underwater Contact Explosion

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作  者:赵豫熙 袁浩天 王须民 张之凡 ZHAO Yuxi;YUAN Haotian;WANG Xumin;ZHANG Zhifan(State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment,School of Naval Architecture,Dalian University of Technology,Dalian 116024,Liaoning,China)

机构地区:[1]大连理工大学船舶工程学院工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁大连116024

出  处:《高压物理学报》2024年第6期175-188,共14页Chinese Journal of High Pressure Physics

基  金:国家自然科学基金(52271307,52061135107,52192692);中央高校基本科研业务费(DUT20TD108);辽宁省兴辽英才计划(XLYC1908027);大连市重点领域创新团队项目(2020RT03)。

摘  要:碳纤维增强复合材料(carbon fiber-reinforced polymer,CFRP)具有优异的抗爆性能,逐渐被应用于舰船结构的抗爆抗冲击设计中。为了探究水下接触爆炸作用下金属/CFRP复合层合板的防护性能,基于任意拉格朗日-欧拉方法,建立了水下接触爆炸对金属/CFRP复合层合板毁伤的流固耦合数值模型,分析了层合板在承受水下爆炸载荷后的变形和吸能特点,比较了不同铺层方式对结构抗爆性能的影响,结果显示,钢/CFRP/钢结构的抗爆性能较优。针对钢/CFRP/钢结构,探究了CFRP的厚度对吸能效果的影响,并进行了厚度优化,得到了较优的厚度比,即1.1∶4.0∶1.1。Carbon fiber-reinforced polymer(CFRP)with excellent blast-resistant performances is gradually applied in the anti-shock design of warships.In order to investigate the protective performance of metal/CFRP composite laminates subjected to underwater contact explosion,a fluid-structure coupling numerical model was established based on arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)method.The deformation and energy absorption characteristics of laminates were analyzed,and the effect of layup types on the blastresistant performance was compared.The results show that steel-CFRP-steel structure had better blastresistant performance.On the basis of this structure,the optimal thickness ratio was given as 1.1∶4.0∶1.1.

关 键 词:碳纤维增强复合材料 水下接触爆炸 层合板 抗爆性能 吸能 

分 类 号:O382.1[理学—流体力学] O521.9[理学—力学]

 

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