玻璃钢建筑结构论文提纲

论文题目：船用玻璃钢/聚氨酯夹层板抗侵彻性能研究

摘要：由于玻璃钢/聚氨酯弹性体夹层板的整体密度小于钢制夹筋板,与此同时它具有比较高的刚度与强度,可应用于船舶的上层建筑、舱室舱壁等处作为其防护结构。在追求其抗侵彻性能最大化的同时,希望尽可能减轻质量,从而保证被防护结构安全的情况下,船舶可以“轻装上阵”。本文基于上述目标,对玻璃钢/聚氨酯弹性体夹层板的抗侵彻性能及其机理进行了研究。本文通过对相关文献的查阅,了解了夹层结构抗侵彻的背景与意义,介绍了当前夹层板领域内对抗侵彻效果的研究现状。本文相关研究内容与方法如下:（1）玻璃钢面板和聚氨酯弹性体芯材的准静态力学性能研究。设计了玻璃钢面板的准静态拉伸、压缩实验与聚氨酯弹性体芯材的准静态拉伸与泊松比测定的实验方案,通过实验获得了面板与芯材的屈服强度、弹性模量等参数,为后续的仿真模拟提供依据。（2）玻璃钢面板和聚氨酯弹性体芯材的动态压缩力学性能实验研究。使用SHPB实验装置对本文所用玻璃钢面板和聚氨酯弹性体芯材进行动态压缩实验,并发现玻璃钢面板与聚氨酯弹性体芯材两种材料都为应变率敏感材料,屈服强度随着应变率增加而增加。选用Cowper-Symonds本构模型进行拟合处理,得到了玻璃钢面板的应变率参数C和P为1420、0.542;聚氨酯弹性体的应变率参数C和P为4000.6、0.617。（3）靶板的侵彻实验研究。设计并提出本文相关的侵彻实验方案。使用侵彻实验装置,对单层玻璃钢靶板、单层聚氨酯弹性体靶板、玻璃钢、聚氨酯弹性体叠合靶板以及聚氨酯弹性体采用直接浇铸在玻璃钢板的靶板分别进行侵彻实验,比对了靶板的破口形态;分析了靶板的破坏机理;实验得到了平头弹的侵彻效果更优的结论。（4）数值仿真方法正确性的研究。基于LS-DYNA有限元软件模拟了部分靶板的侵彻实验过程及失效模式,并证明了本文数值模拟方法的正确性。（5）不同厚度比、不同结构形式的夹层板抗侵彻性能研究。使用LS-DYNA有限元软件对不同厚度比、不同的结构形式的夹层板的进行数值仿真计算,从剩余速度角度确定了夹层板不同厚度比、不同结构形式的最优抗弹形式;同时从夹层板的比吸能角度、比弹道极限速度角度分析了夹层板的抗侵彻能与效率,得出了夹层板的抗弹性能与玻璃钢板的厚度及聚氨酯弹性体的厚度成正相关,但夹层板的抗侵彻效率在下降的结论。根据与钢材的比弹道极限速度的比较,得出本文中所使用夹层板具有比钢板更好的抗侵彻效果。

关键词：玻璃钢/聚氨酯弹性体夹层板;抗侵彻性能;应变率参数;比弹道极限速度;侵彻效率

学科专业：船舶与海洋工程

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景、研究目的和意义

1.2 国内外研究现状与动态

1.2.1 夹层板的研究

1.2.2 侵彻的研究

1.2.3 夹层板抗侵彻性能的研究

1.2.4 夹层板芯材的选用

1.3 课题研究的内容与方法

第2章 材料的准静态力学性能实验

2.1 概述

2.2 玻璃钢材料的准静态力学性能实验

2.2.1 玻璃钢的准静态拉伸实验

2.2.2 玻璃钢的准静态压缩实验

2.3 聚氨酯弹性体材料的准静态力学性能实验

2.3.1 聚氨酯弹性体的准静态拉伸实验

2.3.2 聚氨酯弹性体的泊松比测定实验

2.4 本章小结

第3章 玻璃钢及聚氨酯弹性体的动态压缩力学性能的实验研究

3.1 概述

3.2 夹层板芯材的动态压缩力学性能

3.2.1 聚氨酯弹性体的动态压缩实验

3.2.2 聚氨酯弹性体的动态冲击应变率效应分析

3.3 聚氨酯弹性体的动态压缩本构模型的确立

3.3.1 Cowper-Symonds本构模型的选取

3.3.2 动态本构方程的建立

3.3.3 拟合曲线的验证

3.4 夹层板面板的动态压缩力学性能

3.4.1 玻璃钢的动态压缩实验

3.4.2 玻璃钢动态冲击应变率效应分析

3.5 玻璃钢的动态压缩本构模型的确立

3.5.1 Cowper-Symonds本构模型的选取

3.5.2 动态本构方程的建立

3.6 本章小结

第4章 靶板的侵彻实验研究

4.1 概述

4.2 弹体侵彻实验方案

4.2.1 侵彻实验装置

4.2.2 弹体及弹托设计

4.2.3 靶板的设计与制备

4.2.4 单层靶板厚度参数

4.2.5 夹层板的半边模型靶板厚度参数

4.3 玻璃钢的侵彻实验

4.3.1 玻璃钢板的准静态侵彻实验

4.3.2 玻璃钢板的动态侵彻实验

4.3.3 不同弹头形式的弹体对靶板的结果影响

4.3.4 准静态侵彻实验与动态侵彻实验靶板破口对比分析

4.4 聚氨酯弹性体的侵彻实验

4.4.1 聚氨酯弹性体的动态侵彻实验

4.4.2 不同弹头形式的弹体对靶板的结果影响

4.5 夹层板的半边模型的侵彻实验

4.5.1 聚氨酯弹性体浇铸在玻璃钢板上夹层板的半边模型侵彻实验

4.5.2 玻璃钢板与聚氨酯弹性体板叠合的夹层板半边模型侵彻实验

4.6 本章小结

第5章 玻璃钢/聚氨酯弹性体夹层板侵彻响应数值方法研究

5.1 概述

5.2 侵彻实验的数值模型建立

5.2.1 有限元软件LS-DYNA介绍

5.2.2 靶板数值模型的建立

5.3 侵彻实验数值模拟方法的验证

5.3.1 玻璃钢靶板的实验验证

5.3.2 聚氨酯弹性体靶板的实验验证

5.4 本章小结

第6章 不同结构形式对夹层板抗侵彻性能的影响

6.1 概述

6.2 夹层板的数值模型

6.3 夹层板侵彻过程及机理分析

6.3.1 半球形弹的侵彻过程及机理分析

6.3.2 平头弹的侵彻过程及机理分析

6.4 侵彻剩余速度分析

6.5 夹层板的比吸能分析

6.6 基于比弹道极限速度的夹层板的抗侵彻性能分析

6.7 本章小节

总结与展望

参考文献

致谢