多胞圆管夹芯组合板落锤冲击试验及数值仿真

来源：振动与冲击杂志2024年第23期北京时间：

作者：吴丽丽，徐翔，李远，王慧，李金鹏

单位：中国矿业大学（北京）力学与土木工程学院，北京100083

摘要：为了应对煤矿巷道冲击地压下支架结构破坏严重的问题，本文提出了一种多胞圆管夹芯组合板。该组合板可与煤矿巷道金属支架结合，通过溃缩变形吸能共同抵御冲击荷载。共设计了4个不同芯层厚度夹芯组合板试件的落锤冲击试验，并建立了有限元模型，基于试验验证了该数值模型，开展了多胞圆管夹芯组合板的冲击响应和吸能特性的参数分析。研究结果表明，冲击作用下，多胞圆管夹芯组合板面板呈现圆盘状凹陷，芯层胞体和十字肋发生了褶皱和下陷变形，各个腔室协同工作、相互支撑，并通过塑性变形吸能。同时底部冲击反力的峰值总是滞后且低于落锤冲击荷载峰值，在多次冲击条件下，该组合板也能展现出良好的吸能缓冲效果。多胞圆管夹芯组合板可吸收超过90%的冲击能量，其中65%以上能量由芯层结构吸收。芯层厚度从0.5 mm增加到2.0 mm，芯层部分吸收能量的占比增大了24.17%，相反面板吸能效率递减，减幅为17.17%，芯层厚度减小可降低峰值冲击荷载，芯层厚度为1.0 mm时吸能效果较好。面板厚度对吸能性能影响较小，建议其厚度选择与芯层厚度相近。冲击能量一定情况下，改变落锤重量和冲击速度对结构动力冲击性能和吸能效率的影响很小。<br>

关键词：落锤冲击试验，多胞圆管夹芯组合板，冲击地压，煤矿巷道，数值模拟