一种新型负泊松比蜂窝结构的冲击动力学研究

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：一种新型负泊松比蜂窝结构的冲击动力学研究StudyonImpactDynamicsofaNewAuxeticHoneycombStructure作者姓名：岑神德指导教师姓名徐加初及学位、职称：博士教授学科、专业名称：力学工程力学学位类型：学术学位（学术学位/专业学位）论文提交日期：论文答辩日期：答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：一种新型负泊松比蜂窝结构的冲击动力学研究摘要由于负泊松比结构具有良好的物理性能和优异的力学特性，因此在生物医学、汽车、船舶及航天航空等

2、领域具有广泛的应用。随着负泊松比结构研究的不断深入，具有负泊松比效应的蜂窝结构也进入了研究者的探索范畴，由于负泊松比蜂窝结构具有很好的抗冲击特性，因而成为了人们研究的新热点。根据负泊松比蜂窝结构的变形机制和吸能特性之间的关系，本文在传统内凹型负泊松比蜂窝结构的基础上，增加了结构的变形机制，设计出了一种内凹加旋转型的负泊松比蜂窝结构。通过实验研究和有限元模拟，研究了负泊松比蜂窝结构的面内抗冲击性能，本文主要工作为：(1)在传统内凹型负泊松比蜂窝结构的基础上，设计出内凹型加旋转型的负泊松比蜂窝结构。利用3D打印技术

3、设计和打印出新型的和传统内凹型的两种负泊松比蜂窝结构模型。(2)对两种模蜂窝结构模型进行动力冲击试验研究，研究了不同冲击速度对两种模型的变形模式、动态响应和面内吸能特性的影响。并且比较两种结构在不同速度下的面内冲击吸能效果，进一步探讨两种蜂窝结构在冲击作用下的变形模式和动态响应行为，对两种模型的吸能性能进行分析。(3)采用ANSYS/LS-DYNA软件对两种结构模型在不同速度下的冲击动力响应进行数值模拟，获取其变形模式和动态响应曲线。比较有限元值模拟与实验测试结果，分析两种模型的吸能性能与变形模式间的联系。(4

4、)在新设计的负泊松蜂窝结构的基础上，对结构模型进行优化设计，探讨结构尺寸对变形模式、动态响应以及吸能性能的影响。研究结果表明，本文的结构模型与传统内凹型负泊松比蜂窝结构相比，表现出了更好的吸能效果。进行优化设计后的结构在中、高速下具有比前两种结构更强的抗冲击特性。综上所述，本文的模型表现出很好的抗冲击特性，为设计吸能结构的设计和应用提出了一种新的思路。关键词：负泊松比蜂窝结构，面内冲击，吸能，金属3D打印，有限元模拟IABSTRACTDuetothegoodphysicalpropertiesandexcell

5、entmechanicalability,auxeticstructurearewidelyusedinthefieldsofbiomedicine,automotive,marineandaerospace,etc.WiththedeepeningoftheresearchonthenegativePoisson'sratiostructure,thehoneycombstructurewithnegativePoisson'sratioeffecthasalsoenteredtheexplorationof

6、theresearcher.BecausethenegativePoisson'sratiohoneycombstructurehasagoodimpactresistance,ithasbecomeanewhotspotresearchofpeople.AccordingtotherelationshipbetweenthedeformationmechanismandtheenergyabsorptioncharacteristicsofthenegativePoisson'sratiohoneycombs

7、tructure,thispaperincreasesthedeformationmechanismofthestructurebasedonthetraditionalconcavePoisson'sratiohoneycombstructure,anddesignsaconcavetypeplusrotation.ThenegativePoisson'sratiohoneycombstructure.Thein-planeimpactresistanceofnegativePoisson'sratiohon

8、eycombstructureswasstudiedbyexperimentsandfiniteelementsimulations.Themainworksinclude:(1)OnthebasisofthetraditionalconcavenegativePoissonratiohoneycombstructure,anegativePoisson'sratiohoneycomb