铝蜂窝胞元结构参数对其宏观等效表征性能的影响

将均匀化理论与有限元方法相结合,建立了预测铝蜂窝宏观等效特征参数的细观力学模型,研究铝蜂窝胞元结构参数对其宏观等效表征性能的影响,并采用MATLAB语言编程,计算了不同高长比、不同厚长比及不同胞璧夹角的不规则正交各向异性蜂窝铝芯的等效弹性参数,得到了胞元结构参数对铝蜂窝宏观力学性能的影响规律,所得结果对蜂窝铝芯的结构设...     

三维编织复合材料制件的细观单胞元分析

讨论了实现三维编织复合材料细观结构与宏观响应直接相关连的计算方法——细观单胞元法。该方法采用细观结构单胞作为离散单元对三维编织复合材料制件进行宏观网格剖分,在细观结构分析的基础上,将微结构上的物理量转换为细观单胞元的宏观节点变量,建立了细观单胞元刚度矩阵的求解方法。数值结果表明,该方法能反映细观结构参数的变化对材料宏观物理量的影响。     

等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板的热性能

为研究等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板传热机制,利用导热仪对夹芯板的传热性能进行了实验测试与模拟研究。结果表明:夹芯板稳态导热系数模拟结果与Swann and Pittman经验公式的计算结果相吻合,验证了数值计算胞体平面模型的合理性;Part2为夹芯板稳态传热的主要构件,Part2胞壁厚度与边长对夹芯板导热系数有显著影响,Part2高度、Part1与Part3厚度及面板厚度对夹芯板导热系数的影响偏弱;同时,若仅需降低夹芯板的导热系数,而忽略对夹芯板静力学性能要求,应该更换蜂窝芯层材料;若需夹芯板同时满足隔热性能与静力学性能,多层蜂窝芯夹芯板是很好的选择。     

船舶宏观负泊松比蜂窝夹芯隔振器优化设计

对新型宏观负泊松比蜂窝夹芯船舶隔振器形状及尺寸设计方法进行研究,探讨蜂窝形状参数及壁厚对整体隔振性能影响。建立负泊松比蜂窝夹芯隔振器动力学分析有限元模型,给出蜂窝胞元壁厚、胞元宽度尺寸、胞元高度尺寸对隔振器结构应力、固有频率、底部振级及振级落差影响曲线;建立以蜂窝胞元壁厚、胞元宽度尺寸、胞元高度尺寸为设计变量的蜂窝夹芯隔振器动力学优化模型。结果证明了形状参数影响曲线的有效性,可为负泊松比蜂窝隔振器设计提供指导。     

船用新型抗冲击隔振蜂窝基座

利用蜂窝多孔材料良好的抗冲击吸能特性,改进面内刚度较低难以承载缺点,设计具有宏观负、正泊松比效应的新型船用抗冲击与低频隔振性能兼顾的蜂窝基座。调节内外圆环封板、上下面板刚度可调节蜂窝基座的固有频率及承载性能;调节蜂窝胞元壁厚、胞元角度及层数可调节基座抗冲击特性及低频隔振性能。研究保持蜂窝芯总质量不变的蜂窝层数及胞元壁厚对基座隔振性能及抗冲击性能影响,给出蜂窝胞元壁厚对基座强度、固有频率、振级落差及抗冲击性影响曲线。     

考虑辐射效应金属蜂窝夹芯板传热性能的数值模拟分析

针对金属蜂窝夹芯板的传热性能,选取其结构胞元作为研究对象,分析了其内部结构的不同传热方式和机制,建立了考虑辐射效应的有限元传热模型,并与Swann-Pittman半经验公式做了对比;研究了胞元的等效导热系数在不同的边界条件及不同的几何参数下的变化规律。分析结果表明:辐射换热是构成蜂窝结构的主要传热方式;减小胞壁厚度,增加胞元边长会使结构等效导热系数减小;而增加胞元高度却使结构等效导热系数增加;随着温度的升高,胞元结构的等效导热系数会增加。     

Nomex蜂窝夹层结构弯曲刚度温度相关性的力学建模

胶黏剂粘接性能下降导致的面板与蜂窝芯分离是Nomex蜂窝夹层结构在高温下力学性能发生退化的主要原因。为此定义了胶黏剂的等效脱粘系数为温度升高引起蜂窝夹层结构弯曲刚度下降的损伤变量,并引入面板和蜂窝芯弹性模量的温度保持系数,建立了蜂窝夹层结构弯曲刚度温度相关性的力学模型。经外伸梁三点弯曲法试验校验,所建力学模型计算值与试验值的误差在15%内,可以较好地实现蜂窝夹层结构在高温下的弯曲刚度预报。研究成果可以用于软夹心蜂窝夹层结构在高温下弯曲刚度的估算。      

蜂窝芯体面外方向导热系数等效研究

利用商用有限元软件分析了高温阶段蜂窝芯体面外方向等效导热系数,分析结果与试验数据和半经验公式结果进行了对比,对比结果显示有限元软件可以用来预测蜂窝芯体面外方向等效导热系数。利用有限元软件分析了低温阶段蜂窝芯体面外方向等效导热系数,证明在0℃以下时辐射换热对蜂窝芯体面外方向导热系数的影响可以忽略,同时得到了铝合金蜂窝芯体在0℃以下时面外方向等效导热系数近似公式。     

等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板的面内压缩性能

为研究等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板面内压缩破坏机制,利用材料试验机对夹芯板面内压缩性能进行了试验测试,并开展了模拟研究。结果表明:夹芯板的面内压缩破坏方式主要有面板折断、夹芯板屈曲失稳和夹芯板中面板与蜂窝芯脱粘3种类型。面板为夹芯板面内压缩的主要承载构件,蜂窝芯对面板起到固支作用。面板结构参数与材料参数为影响夹芯板面内压缩抗压强度与抗压刚度主要因素,多数蜂窝芯的结构参数与材料参数对夹芯板面内压缩抗压强度的影响微弱,而个别蜂窝芯的结构参数对夹芯板面内压缩抗压刚度的影响比较显著。夹芯板体积一定时,随着蜂窝芯胞体单元数量的增加,夹芯板面内压缩的抗压强度与抗压刚度逐渐增大。     

聚氨酯弹性体隔板夹层结构的等效参数计算

针对聚氨酯弹性体的隔板夹层结构,阐述了多种不同的等效参数计算方法,并对等效参数进行计算。首先讨论和计算了不考虑结构剪切变形时的整体结构等效参数计算方法,将整体夹层结构等效为正交各向异性薄板,给出了考虑夹芯抗弯刚度的整体刚度系数表达式。其次,在考虑夹层结构夹芯存在剪切变形的情况下,推导了由分隔隔板和聚氨酯弹性体组成的夹芯胞元的等效弹性常数;最后,使用基于应变能密度等效分析的有限元方法对夹芯胞元等效弹性常数进行计算,并与理论分析结果进行对比,二者误差在10%以内。     

网状面板蜂窝夹层结构的低温热膨胀

给出了网状面板蜂窝夹层结构的低温膨胀测试结果,对两个方向的热膨胀系数进行了比较,分析讨论了网状面板蜂窝夹层结构热膨胀的影响因素,找出了减小热膨胀系数的主要环节。     

水下冲击波作用的铝合金蜂窝夹层板动力学响应研究

为研究铝合金蜂窝夹层板水下爆炸冲击波载荷作用的动态响应及抗冲击性能,利用非药式水下爆炸冲击波加载装置对气背固支5A06铝合金夹层板及具有相同面密度的单层板进行水下冲击波加载试验。利用高速相机结合三维数字散斑技术(DIC)对夹层板后面板动态响应进行实时测量,获得夹层板气背面受水下冲击波作用的动态响应历程及变形毁伤模式,比较分析铝合金蜂窝夹层板抗冲击防护性能。结果表明,较相同面密度的单层板,蜂窝夹层板受水下冲击波载荷作用的芯层压缩能有效减少气背面板的塑性变形,提高夹层结构整体抗冲击性能。     

Light-weight honeycomb core sandwich panels containing biofiber-reinforced thermoset polymer composite skins: Fabrication and evaluation

The application of biofiber based paper-reinforced polymer (PRP) composites as skin materials for light-weight sandwich panel constructions was explored. Various sandwich panels with PRP composite skins and a commercial resin-impregnated aramid paper honeycomb core of different cell sizes and core heights were fabricated in the laboratory. The effects of honeycomb core height and cell size on the flexural properties of the lab-made sandwich panels were evaluated. The flexural moduli and strengths of the lab-made panels were compared to the reported values for three existing commercial products used for automotive load floor applications. The lab-made PRP composite/honeycomb core sandwich panels had comparable bending rigidity and flexural load bearing capability but lower areal weights when compared to the commercial products suggesting that PRP composites have the potential to be used as an alternative to glass fiber-reinforced polymer composites as skin materials in sandwich panel fabrication.     

Impact behavior and energy absorption of paper honeycomb sandwich panels

Dynamic cushioning tests were conducted by free drop and shock absorption principle. The effect of paper honeycomb structure factors on the impact behavior was analyzed. Results of many experiments show that the dynamic impact curve of paper honeycomb sandwich panel is concave and upward; the thickness and length of honeycomb cell-wall have a great effect on its cushioning properties; increasing the relative density of paper honeycomb can improve the energy absorption ability of the sandwich panels; the thickness of paper honeycomb core has an up and down fluctuant effect on the cushioning properties; with the increase of the thickness of paper honeycomb core, the effect dies down; flexible corrugated paperboard as liners can improve the compression resistance and cushioning properties of paper honeycombs. The research results can be used to optimize the structure design of paper honeycomb sandwich panel and material selection for packaging design.     

复合材料夹芯板低速冲击后弯曲及横向静压特性

对低速冲击后的复合材料Nomex 蜂窝夹芯板进行了纯弯曲和准静态横向压缩实验, 用X 光技术、热揭层技术和外观检测等对板内的损伤进行测量, 分析了被冲击面在受压情况下蜂窝夹芯板的弯曲破坏特点, 对比了横向静压与低速冲击所造成的板内损伤, 讨论了不同横向压缩速度时接触力P-压入位移$h 的变化规律和损伤情况。结果表明: 低速冲击可使蜂窝夹芯板的弯曲强度大幅度降低; Nomex 蜂窝夹芯板对低速冲击不敏感。     

航天用蜂窝夹层板传热特性的研究进展

传热特性是蜂窝夹层板的一个主要性能指标。该研究结合空间应用的特殊性,介绍了蜂窝夹层板传热性能的研究方法,主要包括Swann-Pittman类方法、有限体积法、宏观热阻法、热叠层理论等效方法、有限元方法、净热流法和试验分析。讨论了它们各自存在的问题。并提出了需要进一步完善的方法:瞬态特性求解方法及不同方向/多变量的试验研究。     

The influence of core height and face plate thickness on the response of honeycomb sandwich panels subjected to blast loading

This paper reports on an investigation into the behaviour of circular sandwich panels with aluminium honeycomb cores subjected to air blast loading. Explosive tests were performed on sandwich panels consisting of mild steel face plates and aluminium honeycomb cores. The loading was generated by detonating plastic explosives at a pre-determined stand-off distance. Core height and face plate thickness were varied and the results are compared with previous experiments. It was observed that the panels exhibited permanent face plate deflection and tearing, and the honeycomb core exhibited crushing and densification. It was found that increasing the core thickness delayed the onset of core densification and decreased back plate deflection. Increasing the plate thickness was also found to decrease back plate deflection, although the panels then had a substantially higher overall mass.     

四边简支条件下正交各向异性蜂窝夹层板的固有特性分析

以四边简支正交各向异性矩形蜂窝夹层板为研究对象,应用Reissner-Mindlin夹层板剪切理论,在考虑横向剪切变形的基础上,给出了一种将夹层板弯曲控制方程组化为仅含一个位移函数的单一方程的方法,从而获得了四边简支条件下矩形蜂窝夹层板弯曲振动固有频率的精确解,理论结果与数值结果和实验结果取得很好的一致,验证了本文方法的合理性;在此基础上研究了面板、芯层的各项结构和材料设计参数对夹层板其固有频率的影响,并对各设计参数对夹层板固有频率的调控机理进行了分析。研究结果对蜂窝夹层板的结构设计和工程应用具有指导意义。