• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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基于有限元-光滑粒子法的双层蜂窝夹芯板超高速冲击破坏机理

陈建宇. 基于有限元-光滑粒子法的双层蜂窝夹芯板超高速冲击破坏机理[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0174
引用本文: 陈建宇. 基于有限元-光滑粒子法的双层蜂窝夹芯板超高速冲击破坏机理[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0174
CHEN Jianyu. Investigation on Hypervelocity Impact Failure Mechanism of Double-Layer Honeycomb Sandwich Panels Based on the Finite Element-Smoothed Particle Hydrodynamics Method[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0174
Citation: CHEN Jianyu. Investigation on Hypervelocity Impact Failure Mechanism of Double-Layer Honeycomb Sandwich Panels Based on the Finite Element-Smoothed Particle Hydrodynamics Method[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0174

基于有限元-光滑粒子法的双层蜂窝夹芯板超高速冲击破坏机理

doi: 10.11883/bzycj-2026-0174
基金项目: 基于光滑粒子法的冰雹超高速冲击碳纤维增强复合材料板数值模拟(LSSIKFJJ202404018);

Investigation on Hypervelocity Impact Failure Mechanism of Double-Layer Honeycomb Sandwich Panels Based on the Finite Element-Smoothed Particle Hydrodynamics Method

  • 摘要: 超高速空间碎片对在轨航天器表面构成严重威胁,其撞击可导致严重损伤。为保障航天器在轨安全与持久运行,亟待提升其对此类超高速撞击的防护能力。采用有限元-光滑粒子动力学自适应耦合数值方法(FE-SPH法,Finite element - smoothed particle hydrodynamics adaptive coupling numerical method),系统研究了金属碎片对仿生蜂窝夹芯结构的冲击破坏机理。首先,结合梯度胞元配置与蜘蛛网仿生拓扑的结构特征,建立了由三层碳纤维板与两层蜂窝芯交替排布构成的双层仿生蜂窝夹芯板精细化数值模型,并验证了数值模型与算法在刻画冲击损伤、碎片云演化等方面具有良好可靠性。随后,明确了双层梯度设计相比经典单层结构,在有效衰减冲击载荷、调控碎片云形态及提升能量吸收效率等方面具备显著综合优势。然后,揭示了5818m/s超高速撞击工况下双层夹芯板的动态损伤机理与失效模式,阐明了不同拓扑胞元结构对冲击波传播路径与结构破坏进程的调控规律。最后,通过系统分析2000-5000 m/s速度范围内冲击速度对结构力学响应、损伤演化过程、碎片云特征及能量吸收性能的影响规律,明确了双层蜘蛛网蜂窝夹芯板具有最优的综合防护性能。结果表明,所设计的仿生梯度蜂窝夹芯板能够通过促进夹芯板逐层压溃和有效调控碎片云扩散,显著提升结构在超高速冲击下的整体防护效能。所得结果可为未来航天器轻量化抗冲击结构设计提供重要的理论依据与参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-06-02
  • 网络出版日期:  2026-07-21

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