聚脲涂层蜂窝夹芯板的抗爆性能优化

摘要

蜂窝夹芯板因其优异的力学性能、隔热和隔声特性，广泛应用于航空、船舶和建筑等领域。为提高蜂窝夹芯板的抗爆性能，本文将聚脲涂层应用于蜂窝夹芯板，通过数值模拟分析了不同蜂窝的几何结构（四边形、六边形）及聚脲涂层的位置（面板、背板、双面）对爆炸冲击下结构的变形行为的影响，同时对比仿真结果与实验数据验证了数值模拟的准确性。以蜂窝壁厚、 Q235钢板厚度和聚脲层厚度为设计变量，以最大化芯层能量吸收值并最小化背板变形量为优化目标，采用非支配排序遗传算法（NSGA-II）来实现多目标优化设计。结果表明：面板喷涂和双面喷涂聚脲能够显著增强结构的强度，与传统未喷涂聚脲的蜂窝夹芯结构相比，背板的最大位移减少了43.7%，而仅在背板喷涂聚脲在抗爆性能提升方面作用有限；蜂窝芯层壁厚、聚脲层厚度等设计参数对夹芯板的抗爆能力具有显著影响；在本文基准模型基础上对聚脲涂层蜂窝夹芯结构进行优化后的结果表明，背板最大位移与芯层吸能最优解之间的关系近似呈线性，基于实际应用中对背板位移量最小的要求，权衡选择最优解，在保证芯层吸收能力的同时，其背板最大位移量减少了30.2%，进一步提高了结构的强度。

关键词

聚脲涂层 / 蜂窝夹芯结构 / 多目标优化 / 能量吸收 / 抗爆性能