蜂窩夾層擺臂彎曲性能及沖擊響應的分析與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，材料、結(jié)構、力學等領域的研究不斷加深，蜂窩夾層結(jié)構作為一種新型結(jié)構出現(xiàn)在人們面前。這種新型結(jié)構具有質(zhì)量輕、強度高、吸能和隔音效果好等優(yōu)點。蜂窩夾層結(jié)構具有的這些優(yōu)勢使其被廣泛應用航空航天、汽車工業(yè)、建筑以及包裝工程等領域。因此，對蜂窩夾層結(jié)構的力學性能的研究受到了工程與學術領域的廣泛關注。
　　在對蜂窩材料這種具有周期性結(jié)構的非均質(zhì)材料進行力學性能分析和研究時，往往選取具有代表性的體積單元—單胞作為分析和研

2、究對象。通常從兩角度進行分析和研究。采用均勻化的思想，預測蜂窩結(jié)構的等效彈性參數(shù)，從而把非均質(zhì)的材料轉(zhuǎn)化為均質(zhì)材料，這種思路屬于宏觀力學范疇的剛度分析方法。首先以單胞作為研究對象，分析單胞內(nèi)細觀應力-應變，然后采用適當?shù)膹姸仁蕜t對蜂窩結(jié)構整體進行損傷分析和強度分析，這種思路屬于細觀力學范疇的強度分析方法?；诰鶆蚧碚?，利用蜂窩芯材的表征單元，推導出蜂窩芯材的等效密度和面外等效彈性模量的表達式。
　　蜂窩夾層擺臂的上、下層可以

3、看做工字梁的翼緣，因蜂窩芯層在而內(nèi)的拉伸剛度很小，結(jié)構的彎矩、彎曲正應力，面內(nèi)壓縮應力及扭矩主要由擺臂的上下層承擔，蜂窩芯層類似于工字梁的腹板，只承擔剪力，對蜂窩夾層擺臂的蒙皮起支撐作用井使結(jié)構的彎曲剛度大幅度增加。蜂窩夾層擺臂準靜態(tài)三點彎曲實驗，得到擺臂的載荷與中點撓度的理論關系，能夠與實驗結(jié)果吻合較好，并可預測出蜂窩夾層梁在三點彎曲狀態(tài)下能夠承受的最大的載荷。蜂窩夾層擺臂在沖擊載荷作用下的動態(tài)響應問題，可以通過沖擊物的動力特性和蜂窩

4、夾層梁的沖擊動力特性共同描述。
　　蜂窩芯材是良好的吸能材料，這除了與蜂窩芯材在面外壓縮載荷作用下的應力應變曲線中很寬的屈服平臺有關外，還與其在彈性形變過程中吸收部分能量有關。蜂窩夾層擺臂吸收沖擊載荷的能量分割為兩部分:第一部分為結(jié)構因損傷而吸收的能量，這些能量造成復合材料結(jié)構的破壞和斷裂;第二部分能量與結(jié)構整體的彈性變形以及結(jié)構整體動能的改變。蜂窩夾層擺臂受到?jīng)_擊載荷作用，準確計算的吸收能量是很困難的。但是耗散于結(jié)構整體彈性變形