1.7 本书的结构安排

本书以国家自然科学基金青年项目为背景，为了提高舰船抗冲击性能，拟设计新型的蜂窝舷侧防护结构，一方面有效降低传递到船舱内部的应力水平，另一方面，通过其耗能尽可能多地吸收冲击能量。第2章和第3章从降低传入到被保护结构的应力水平入手，研究蜂窝结构面内冲击性能：第2章在规则蜂窝的基础上引入梯度特性，却忽略了实际生产过程中可能出现的填充孔缺陷；第3章中研究了含填充孔缺陷蜂窝结构的面内冲击性能。通过第2章和第3章对蜂窝结构面内冲击性能的研究发现，利用其面内方向压缩吸能有可能降低传入到被保护结构的应力值。但是蜂窝材料承受面内压缩载荷时，其塑性坍塌应力低于其承受面外压缩载荷时的塑性坍塌应力，相应地，其吸能能力也远小于面外压缩时的吸能能力。作为基础理论研究，为通过其耗能尽可能多地吸收冲击能量，有必要进一步考虑利用蜂窝结构的面外方向压缩进行吸能。紧接着，第4章对常规正六边形蜂窝进行了面外准静态压缩试验，并得到了可靠的数值仿真模型，为第5章和第6章中其他构型蜂窝面外方向压缩的有限元仿真奠定基础。与此同时，为吸收尽可能多的冲击能量，本书第5章对加筋形式蜂窝面外压缩性能进行了研究，第6章更是选取3种新型蜂窝为研究对象。各章内容的具体安排如下：

第1章为绪论。概述了本书的研究背景与研究意义，介绍了蜂窝结构面内力学性能、面外力学性能、吸能结构耐撞性及耐撞性优化的国内外研究现状，阐述了显示有限元理论，最后介绍了本书的主要研究内容及对各章节研究内容的安排。

第2章开展功能梯度蜂窝结构的面内冲击性能研究。从蜂窝材料变形模式、动态冲击平台应力和能量吸收性能3个方面讨论递变屈服强度梯度及分层屈服强度梯度对蜂窝材料面内冲击性能的影响。

第3章开展含填充孔缺陷蜂窝结构的面内冲击性能研究。数值讨论了随机缺陷对结构变形模式的影响；分析了蜂窝材料冲击端平台应力的速度效应；分析了随机缺陷对平台应力及能量吸收性能的影响；研究了填充孔缺陷集中分布区域的不均匀性对圆形、正六边形蜂窝材料面内冲击下变形模式、动态冲击平台应力及能量吸收性能的影响。

第4章开展正六边形蜂窝夹层板面外压缩力学特性研究。进行了正六边形蜂窝的准静态压缩试验；采用有限元技术模拟面外准静态压缩载荷作用下蜂窝结构的变形过程；验证数值仿真模型的可靠性；对比分析了纯蜂窝结构和蜂窝夹层板结构的耐撞性能；筛选出对蜂窝夹层板耐撞性能指标影响显著的因子。

第5章开展加筋正六边形蜂窝夹层板面外压缩性能研究及优化设计。基于第4章已验证的有限元方法建立加筋蜂窝夹层板有限元模型；直观比较3者吸能特性；研究筋胞壁厚匹配效应问题；对单筋加强蜂窝夹层板进行单目标耐撞性优化设计；对双筋加强蜂窝结构进行参数化研究；对双筋加强蜂窝及标准正六边形蜂窝进行多目标耐撞性优化。

第6章开展新型蜂窝结构面外压缩应力计算及耐撞性优化设计。阐述了超折叠单元及简化超折叠单元理论；基于简化超折叠单元法计算出3种新型蜂窝的面外压缩应力；建立新型蜂窝受面外压缩作用的有限元模型；验证面外压缩应力理论计算公式的可靠性；对3种新型蜂窝进行多目标耐撞性优化。

第7章为全书总结和工作展望。总结了本书的研究工作与研究成果，并对本书存在的不足之处进行了阐述。