基于力学匹配设计的仿生薄壁-泡沫复合结构的分级能量吸收与动态响应

高丹丹 闫淏 周颖 王涛 黄广炎

高丹丹, 闫淏, 周颖, 王涛, 黄广炎. 基于力学匹配设计的仿生薄壁-泡沫复合结构的分级能量吸收与动态响应[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261043
引用本文: 高丹丹, 闫淏, 周颖, 王涛, 黄广炎. 基于力学匹配设计的仿生薄壁-泡沫复合结构的分级能量吸收与动态响应[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261043
GAO Dandan, YAN Hao, ZHOU Ying, WANG Tao, HUANG Guangyan. Hierarchical Energy Absorption and Dynamic Response of Bionic Thin-Walled-Foam Composite Structures Based on Mechanical Matching Design[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261043
Citation: GAO Dandan, YAN Hao, ZHOU Ying, WANG Tao, HUANG Guangyan. Hierarchical Energy Absorption and Dynamic Response of Bionic Thin-Walled-Foam Composite Structures Based on Mechanical Matching Design[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261043

基于力学匹配设计的仿生薄壁-泡沫复合结构的分级能量吸收与动态响应

doi: 10.11858/gywlxb.20261043

Hierarchical Energy Absorption and Dynamic Response of Bionic Thin-Walled-Foam Composite Structures Based on Mechanical Matching Design

  • 摘要: 针对轻质防护结构对稳定承载与高效能量吸收协同提升的需求,提出一种基于力学匹配的混合仿生薄壁-泡沫复合结构设计方法。利用增材制造三种构型的聚乳酸(PLA)仿生壳体,并通过原位发泡构建聚氨酯泡沫填充复合结构。通过拉伸试验、准静态压缩试验及动态落锤冲击试验,研究发泡过程产生的热效应对PLA壳体性能及复合结构力学响应的影响。基于峰值力、平台力、比吸能(SEA)、平均压溃力(MCF)和压溃力效率(CFE)等指标对结构耐撞性能进行定量评价。结果表明,发泡温度作用降低了PLA的弹性模量与强度并提高其延展性,从而改善壳体与泡沫之间的力学匹配。复合结构的平台力与MCF显著提升,压溃模式由局部失稳转变为渐进堆叠坍塌,表现出稳定的分级吸能特征。动态冲击试验进一步验证了结构在高能冲击作用下的稳定承载与吸能能力。研究结果揭示了几何构型、材料匹配与热-力耦合效应协同作用下的结构吸能机制,为轻质仿生防护结构的设计与优化提供了新的思路。

     

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  • 网络出版日期:  2026-04-17

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