泡沫铝子弹撞击下多孔金属夹芯板的塑性动力响应研究四十四

c.面板厚度对结构变形/失效影响的对比

撞击载荷作用下，夹芯结构的前面板首先受到子弹的作用，而后产生变形吸收能量，因此除了面板本身的材料性质外，其厚度对夹芯结构的能量吸收能力也起到至关重要的作用。实验研究面板厚度对结构变形/失效的影响中，考虑了三个厚度(0.5mm，0.8mm和1.0mm)的影响结果，为了进一步量化面板厚度的影响，有限元分析中又增加了三个厚度(0.6mm、0.7mm和0.9mm)的计算结果，以期给出后面板的最终挠度随面板厚度的变化规律。模拟结果与实验数据的对比如图4-15所示。对应数据点处的误差计算方法为（模拟值-实验值）/实验值*100%，误差分别为：20.1%，2.1%和5.0%。进一步拟合模拟数据点可以得到面板厚度和挠度之间的近似二次关系：

w=a₁h²+b₁h+c₁                             (4-1)

其中,w、h分别为后面板的最终挠度和面板厚度；a₁、b₁、c₁为常数14.072mm^-1，-30.896,27.303mm。

d.芯层厚度对结构变形/失效影响的对比
通过实验研究芯层厚度对结构变形/失效的影响发现，芯层厚度对夹芯结构的抗撞击能力产生重要的影响，在夹芯结构设计中如果适当增加芯层厚度可以有效改善其抗撞击效果，从而增强防护能力。为了充分验证有限元模型的可靠性，模拟了不同芯层厚度对夹芯结构后面板残余变形的影响，如图4-16所示。

拟合计算数据点，可以得到后面板挠度随芯层厚度变化的近似线性关系：
w=b₂▪c+c₂                         (4-2)

其中，w，c分别为后面板的最终挠度和泡沫芯层厚度；b₂，c₂,是常数-0.309，15.15mm。
图4-15和图4-16中数据点的较大误差是由于铝合金被轧制成不同厚度的板时其应变强化程度有很大差异，本文在计算模型中未能考虑准确的金属面板材料和芯层材料的应变强化模量，因此产生较大误差，但对整体计算结果没有太大的影响。

通过以上几方面的比较，充分说明了本文建立的泡沫铝夹芯板的有限元模型的可靠性。下边应用该模型作进一步计算。