基于ALE方法的弹体入水硬质聚氨酯泡沫缓冲器降载性能分析

作     者：肖有才 邢旭阳 杨佩琮 张宏 熊言义 徐忠四 赵志颖 孙毅 XIAO You-cai;XING Xu-yang;YANG Pei-cong;ZHANG Hong;XIONG Yan-yi;XU Zhong-si;ZHAO Zhi-ying;SUN Yi

作者机构：中北大学机电工程学院太原030051 中国船舶集团有限公司第七一三研究所郑州450000 北京玻钢院复合材料有限公司北京102101 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 

出 版 物：《船舶力学》 (Journal of Ship Mechanics)

年 卷 期：2024年第28卷第7期

页      面：1111-1123页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11802273 12372368) 山西省面上科学基金资助项目(202303021211142) 国防科工局基础科研项目(JCKY2XXXXX7B0XX) 北京玻钢院复合材料有限公司青年创新基金资助项目(202000125) 

主　　题：弹体入水 硬质聚氨酯泡沫 应变率效应 密度效应 缓冲吸能 

摘      要：针对弹体高速入水过程中的降载问题,设计一种硬质聚氨酯泡沫缓冲器。基于霍普金森压杆实验技术,获取冲击载荷下硬质聚氨酯泡沫密度和应变率效应,构建其宏观本构模型。采用拉格朗日-欧拉流固耦合方法(ALE),建立弹体入水冲击数值仿真模型,验证所建本构关系及ALE方法的合理性,对加装缓冲器的弹体高速入水问题进行数值仿真计算,获得入水过程中硬质聚氨酯泡沫的动态破坏过程及弹体运动参数,从而分析硬质聚氨酯泡沫密度、厚度对降载特性影响规律,讨论不同入水速度下硬质聚氨酯泡沫参数的设计方法。研究结果表明:硬质聚氨酯泡沫动态力学性能应变率效应不明显,但密度效应明显,缓冲降载性能随硬质聚氨酯泡沫密度和厚度的增大而升高。