激光焊接夹层板因具有优越的力学性能以及众多结构优点在舰船防护结构设计中具有广阔的应用前景。本文以U型激光焊接夹层板为研究对象，设计其激光制造工艺流程，加工得到U型激光焊接夹层板试件；开展夹层板极限强度性能试验，通过试验得到了夹层板横向、纵向弯曲时的极限承载力及相应的变形模式；采用ABAQUS软件模拟试验工况，开展数值仿真研究，通过与试验结果进行比较，验证、完善有限元数值仿真分析技术，研究成果可为夹层板船体结构力学性能分析提供技术支撑。
Laser-welded sandwich panels have wide application prospect in vessel protection due to the excellent mechanical performance and structural advantages. In this paper, the Laser welding processing technology of laser-welded corrugated-U type-core sandwich panels (U-LASCOR) is designed, and the specimens of U-LASCOR are manufactured. The ultimate strength tests are carried out and the ultimate strength and deformation modes of the specimens during transverse and longitudinal bending are obtained. Then, the numerical simulations are carried out using the ABAQUS software to compare with the test results to validate and improve the numerical simulation technology. The results show that the numerical simulation has high precision and it can provide technical support to analyze the mechanical performance of sandwich panels in the further research.
2016,38(12): 53-58 收稿日期：2016-08-23
DOI：10.3404/j.issn.1672-7619.2016.12.011
分类号：U661.4;O344
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51609110）
作者简介：胡杰(1981-),男,硕士,讲师,主要从事船舶与海洋结构物设计与制造技术研究。
参考文献：
[1] ROLAND F, REINERT T. Laser welded sandwich panels for the shipbuilding industry[R]. RINA-Bericht-ENDV-24-7-00, 2000.
[2] KOZAK J. Selected problems on application of steel sandwich panels to marine structures[J]. Polish Maritime Research, 2009, 16(4):9-15.
[3] REIS E M, RIZKALLA S H. Material characteristics of 3-D FRP sandwich panels[J]. Construction and Building Materials, 2008, 22(6):1009-1018.
[4] 岳灿甫, 吴始栋. 国外船用激光焊接波纹夹芯板的开发与应用[J]. 鱼雷技术, 2007, 15(4):1-5.
[5] 符定梅, 韩静涛, 刘靖, 等. 钢质蜂窝夹芯板的研究进展[J]. 航空精密制造技术, 2004, 40(3):14-15.
[6] 张延昌. 水下爆炸冲击载荷下折叠式夹层板防护性能研究[D]. 上海:上海交通大学, 2012.
[7] ZHANG Yan-chang, ZHANG Shi-lian, WANG Zi-li et al. Quasi-static compressive behavior of U-type corrugated cores sandwich panels[J]. Journal of Ship Mechanics, 2012, 16(12):1417-1426.
[8] EHLERS S, TABRI K, ROMANOFF J, et al. Numerical and experimental investigation on the collision resistance of the X-core structure[J]. Ships and Offshore Structures, 2012, 7(1):21-29.
[9] LIU Kun, WANG Zi-li, ZHANG Yan-chang, et al. Research on the design of hull crashworthiness structure based on sandwich plate system[J]. Journal of Ship Mechanics, 2014, 18(12):1505-1514.
[10] 王自力, 张延昌. 基于夹层板的单壳船体结构耐撞性设计[J]. 中国造船, 2008, 49(1):60-65.
[11] 张延昌, 王自力, 张世联. 折叠式夹芯层结构耐撞性能研究[J]. 船舶力学, 2010, 14(1/2):114-120.
[12] 张延昌, 王自力, 张世联, 等. 基于折叠式夹层板船体结构耐撞性设计[J]. 船舶工程, 2009, 31(6):1-5.
[13] 王自力, 张延昌, 顾金兰. 基于夹层板抗水下爆炸舰船底部结构设计[J]. 舰船科学技术, 2010, 32(1):22-27.
[14] 王自力, 胡宗文, 张延昌, 等. 折叠式夹层板水下爆炸试验研究[J]. 中国造船, 2014, 55(3):74-83.
[15] 姚熊亮, 侯明亮, 李青, 等. Y型舷侧结构抗冲击性能数值仿真实验研究[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2006, 27(6):796-801.
[16] 张延昌, 赵卉. 空爆载荷下U型夹层板抗爆性能数值仿真研究[J]. 江苏科技大学学报(自然科学版), 2012, 26(5):417-423.
[17] 张延昌, 王果, 周红, 等. 折叠式夹层板水下爆炸防护性能数值仿真分析[J]. 中国造船, 2013, 54(2):35-44.
[18] 张延昌, 周红, 王果, 等. U型折叠式夹层板防护性能数值仿真分析[J]. 船舶力学, 2013, 17(10):1191-1201.
[19] 张延昌, 王自力, 顾金兰, 等. 夹层板在舰船舷侧防护结构中的应用[J]. 中国造船, 2009, 50(4):36-44.
[20] 王果. 金属基折叠式夹层板连接结构设计及力学性能分析[D]. 镇江:江苏科技大学, 2013.
