新型“類蜂窩”夾層結(jié)構(gòu)動態(tài)沖擊特性分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著夾層結(jié)構(gòu)材料在汽車、航空航天、機(jī)械等領(lǐng)域的高重量及高能耗裝備中的不斷推廣應(yīng)用，現(xiàn)有夾層結(jié)構(gòu)材料逐漸不能滿足工程設(shè)計要求，迫切需要開發(fā)輕質(zhì)、高吸能性并易于加工的新型夾層結(jié)構(gòu)材料。夾芯層是夾層結(jié)構(gòu)的重要組成部分，應(yīng)用合理的夾芯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式不僅可以減輕夾層結(jié)構(gòu)重量，同時也會提高夾層結(jié)構(gòu)整體的承載能力及能量吸收能力。本文以類蜂窩夾層結(jié)構(gòu)夾芯層為研究對象，采用理論分析、數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對新型“類蜂窩”夾層結(jié)構(gòu)動態(tài)沖擊特性分析及優(yōu)化設(shè)計進(jìn)

2、行研究，主要研究內(nèi)容為：
　?。?）建立類蜂窩夾芯層的力學(xué)等效模型，采用改進(jìn)Gibson公式和能量法分別推導(dǎo)等壁厚、雙壁厚類蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的等效彈性參數(shù)計算公式；對比分析在相同的結(jié)構(gòu)形式下等壁厚類蜂窩夾芯層與雙壁厚類蜂窩夾芯層的等效彈性參數(shù)差異，并結(jié)合具體的工程實(shí)例，對比分析類蜂窩夾芯層與六邊形蜂窩夾芯層在等效彈性參數(shù)的差異。
　　（2）以等壁厚類蜂窩夾芯層為主要研究對象，采用仿真方法分析不同沖擊速度下類蜂窩夾芯層的共面沖擊力

3、學(xué)性能及能量吸收能力，并與傳統(tǒng)的六邊形蜂窩在不同沖擊方向作用下的變形模式和比能量吸收能力進(jìn)行對比分析。發(fā)現(xiàn)類蜂窩夾芯層中的六邊形蜂窩較四邊形蜂窩更容易被壓潰，同時進(jìn)一步說明了六邊形蜂窩夾芯層較類蜂窩夾芯層更容易被壓潰；在等效質(zhì)量相等時，類蜂窩夾芯能量吸收能力介于水平六邊形蜂窩與豎直六邊形蜂窩之間，但其能量吸收能力不因沖擊方向變化而發(fā)生變化。這說明類蜂窩結(jié)構(gòu)夾芯層能量吸收過程整體呈現(xiàn)穩(wěn)定性。
　?。?）從蜂窩夾芯層的異面沖擊特性角度

4、，討論不同沖擊速度作用下等壁厚類蜂窩夾芯層的力學(xué)特性及比能量吸收能力，并與傳統(tǒng)的六邊形蜂窩、四邊形蜂窩在不同沖擊速度作用下的變形模式、比能量吸收能力進(jìn)行對比。本文研究表明：當(dāng)沖擊速度相同時，類蜂窩夾芯層的面外初始峰值應(yīng)力介于六邊形蜂窩與四邊形蜂窩之間，且類蜂窩夾芯層的初始蜂窩應(yīng)力受沖擊速度的影響較其他兩種蜂窩更小，類蜂窩的異面緩沖性能及穩(wěn)定性更好。
　　（4）采用正交試驗(yàn)設(shè)計方法，對等壁厚類蜂窩夾芯層的X、Y向等效彈性模量、共面剪