冲击载荷下周期性多孔夹芯结构拓扑优化及动力响应

摘要：

在等效静力方法框架下基于双向渐进结构优化硬杀法构建了冲击载荷下周期性多孔夹芯结构的拓扑优化方法.采用ABAQUS有限元软件,研究了周期性优化夹芯结构与梯形波纹芯层、矩形波纹芯层和随机Voronoi芯层夹芯梁在刚体以100 m/s的速度撞击下的变形失效模式.在载荷作用前期,优化夹芯结构的上半部分芯层被完全压缩,能量吸收优于其他3种结构;在载荷作用后期,由于优化夹芯结构的最终塑性变形较小,在整个响应过程中总能量吸收略小于其他3种结构.为检验单一载荷工况下优化夹芯结构在其他载荷作用下的性能,采用不同速度的刚体以3种不同类型的脉冲载荷加载,比较了4种夹芯结构的能量吸收性能.综合考虑夹芯结构上下面板的跨中挠度、比吸能、芯层吸能占比和平均冲击力后发现:在刚体冲击下,优化夹芯结构具有更好的能量吸收性能和抗冲击性能;在矩形脉冲下,优化夹芯结构的比吸能小于矩形波纹芯夹芯结构,未能体现结构优化的优势.研究表明,单一工况下优化所得的结构不能在任意载荷下均表现出最优异的性能,因此,针对不同的载荷工况,需要进一步的研究.

关键词：拓扑优化、冲击载荷、夹芯周期结构、能量吸收

所属期刊栏目：36

分类号：O347.1;O521.9(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金12072219

在线出版日期：2022-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：86-100