1、第4 1卷 第3期 陕西科技大学学报 V o l.4 1N o.3 2 0 2 3年6月 J o u r n a l o fS h a a n x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c e&T e c h n o l o g y J u n.2 0 2 3*文章编号:2 0 9 6-3 9 8 X(2 0 2 3)0 3-0 1 4 7-0 9二维圆弧阵列结构共面冲击下的平台应力研究孙德强1,本金翠1,张 超2,许亚利3,葛 凤1,常 露1,李芸娴1(1.陕西科技大学 中国轻工业功能印刷与运输包装重点实验室3 S包装新科技研究所 轻化工程国家级实验教学示范中心,
2、陕西 西安 7 1 0 0 2 1;2.西安西电变压器有限责任公司,陕西 西安 7 1 0 0 7 7;3.西安国际港务区新农小学,陕西 西安 7 1 0 0 2 6)摘 要:借助数值模拟和理论分析的方法研究了二维圆弧阵列结构在不同冲击速度下的共面平台应力.利用有限元分析软件AN S Y S/L S-D YNA建立了二维圆弧阵列结构共面冲击下的有限元模型,并用压缩试验验证了有限元模型的可靠性.数值模拟结果表明该结构在低速冲击下呈现出“波浪”形坍塌,中速冲击下呈现出“一”字形加“波浪”形坍塌,高速冲击下表现为稳定的“一”字形坍塌.基于线性回归理论推导出不同变形模式间的临界速度表达式,发现其与相对
3、密度呈线性关系.根据特征单元变形模式,推导出了预测二维圆弧阵列结构在不同冲击速度下平台应力的理论模型,理论值与有限元计算值吻合较好,最大相对误差为9.7 9%.此外,大量参数化计算后发现:同一结构参数下,二维圆弧阵列结构共面平台应力与冲击速度的平方呈线性关系,并随冲击速度的增大而增大;同一冲击速度下,其共面平台应力随着壁厚半径比的增大而增大;同一相对密度下,其共面平台应力随着圆弧角度的增大而增大.关键词:二维圆弧阵列结构;共面;平台应力;有限元模型;理论模型中图分类号:T B 4 8 5.1 文献标志码:AS t u d yo np l a t e a us t r e s s e so f
4、t w o-d i m e n s i o n a l c i r c u l a ra r cl a t t i c e s s t r u c t u r eu n d e r i n-p l a n e i m p a c t l o a d i n g sS UND e-q i a n g1,B E NJ i n-c u i1,Z HANGC h a o2,XUY a-l i3,G EF e n g1,CHANGL u1,L IY u n-x i a n1(1.K e yL a b o r a t o r yo fF u n c t i o n a lP r i n t i n ga
5、n dT r a n s p o r tP a c k a g i n go fC h i n aN a t i o n a lL i g h t I n d u s t r y,3 SR e-s e a r c hI n s t i t u t eo fN o v e lP a c k a g i n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,N a t i o n a lD e m o n s t r a t i o nC e n t e r f o rE x p e r i m e n t a lL i g h tC h e m i s t r yE
6、n g i n e e r i n gE d u c a t i o n,S h a a n x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c e&T e c h n o l o g y,X i a n7 1 0 0 2 1,C h i n a;2.X i a nX DT r a n s f o r m e rC o.,L t d.,X i a n7 1 0 0 7 7,C h i n a;3.X i n n o n gP r i m a r yS c h o o lo fX i a nI n t e r n a t i o n a lT r a d ea n dL o
7、 g i s t i c sP a r k,X i a n7 1 0 0 2 6,C h i n a)A b s t r a c t:T h e i n-p l a n ep l a t e a us t r e s s e s o f t w o-d i m e n s i o n a l c i r c u l a r a r c l a t t i c e s s t r u c t u r eu n d e rd i f f e r e n t i m p a c t v e l o c i t i e sw e r e a n a l y z e d t h r o u g hn u
8、 m e r i c a l s i m u l a t i o n s a n d t h e o r e t i c a l a n a l y-s e s.T h e f i n i t ee l e m e n tm o d e l f o r i n-p l a n e i m p a c t a n a l y s i so f t w o-d i m e n s i o n a l c i r c u l a r a r c l a t-t i c e ss t r u c t u r ew a se s t a b l i s h e dw i t ht h es o f t
9、w a r eAN S Y S/L S-D YNA,a n dv e r i f i e dt h er e l i a-b i l i t yt h r o u g ht h ec o m p r e s s i o nt e s tr e s u l t s.N u m e r i c a ls i m u l a t i o n sr e v e a l e dt h e“w a v e”d e-f o r m a t i o nm o d eu n d e r l o wi m p a c tv e l o c i t i y,t h e“”a n d“w a v e”d e f o
10、r m a t i o nm o d e su n d e rm e d i u mi m p a c tv e l o c i t ya n dt h e“”d e f o r m a t i o nm o d eu n d e rh i g h i m p a c tv e l o c i t y.B a s e do nt h e l i n e a r r e g r e s s i o n t h e o r y,t h e e x p r e s s i o no f t h e c r i t i c a l v e l o c i t i e sb e t w e e nd i
11、 f f e r e n t d e f o r m-*收稿日期:2 0 2 2-1 0-0 9基金项目:国家自然科学基金项目(5 1 5 7 5 3 2 7);陕西省教育厅重点实验室及基地科研项目(1 6 J S 0 1 4)作者简介:孙德强(1 9 7 6),男,山东沂水人,教授,博士,研究方向:轻质绿色智能共享循环可持续性包装系统的结构、性能与设计DOI:10.19481/ki.issn2096-398x.2023.03.010陕西科技大学学报第4 1卷a t i o nm o d e sw e r e f i t t e d,a n d i tw a s f o u n dt h a
12、t i t i s l i n e a r l yr e l a t e dt ot h er e l a t i v ed e n s i t yo ft w o-d i m e n s i o n a l c i r c u l a ra r c l a t t i c e ss t r u c t u r e.T h e o r e t i c a lm o d e l sw e r ed e r i v e db a s e do nd e-f o r m a t i o nm o d eo f t h e r e p r e s e n t a t i v eu n i t f o
13、rp r e d i c t i n g t h ep l a t e a us t r e s so f t w o-d i m e n s i o n a lc i r c u l a ra r c l a t t i c e s s t r u c t u r eu n d e r d i f f e r e n t i m p a c t v e l o c i t i e s.G o o da g r e e m e n tw a s f o u n db e-t w e e nt h e t h e o r e t i c a l p r e d i c t i o n sa n
14、dt h en u m e r i c a l c a l c u l a t e dr e s u l t sw i t ham a x i m u mr e l a-t i v ee r r o ro f 9.7 9%.I na d d i t i o n,f r o mal o to fp a r a m e t r i cc a l c u l a t i o n s,i tw a sf o u n dt h a t t h ei n-p l a n ep l a t e a us t r e s so f t w o-d i m e n s i o n a l c i r c u l
15、 a ra r c l a t t i c e ss t r u c t u r e i s l i n e a r l yr e l a t e dt ot h es q u a r eo f i m p a c tv e l o c i t y,a n di n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo f i m p a c tv e l o c i t y,w h e nt h es t r u c t u r a l p a r a m e t e r sa r ef i x e d.U n d e rt h es a m ei m p a
16、c tv e l o c i t y,t h ei n-p l a n ep l a t e a us t r e s si n c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo f t h er a t i oo f c e l lw a l l t h i c k n e s s t or a d i u s.F o r t h es a m er e l a t i v ed e n s i t y,t h e i n-p l a n ep l a t e a us t r e s s i n c r e a s e sw i t ht h e i n c r e a s eo f t h ea r ca n g l e.K e yw o r d s:t w o-d i m e n s i o n a l c i r c u l a r a r c l a t t i c e s s t r u c t u r e;i n-p l a n e;p l a t e a us t r e s s;f i n i t e e l e-m e n tm
