聚乙烯泡沫单填充纸蜂窝夹层管的轴向缓冲吸能特性

借鉴波纹管、夹层管和泡沫填充管等设计思想,利用纸蜂窝和聚乙烯泡沫这两种优质缓冲吸能材料,提出聚乙烯泡沫单填充正多边形纸蜂窝夹层管的设计思路.通过静态和动态轴向压缩试验分析,研究这类结构的轴向缓冲吸能特性,探讨结构参数、跌落冲击参数对变形特征和关键吸能指标的影响,为其结构设计与性能优化提供参考.结果表明,在轴向静态压缩情况下,单填充纸蜂窝夹层管发生渐进屈曲变形且泡沫发生非均匀变形,X向管的屈服强度、压溃强度和塑性平台应力均优于Y向管.随着管横截面边数的增加,单填充管的比吸能、行程利用率和比总体效率都呈下降的趋势.在轴向跌落冲击载荷作用下,X向管的比吸能、比总体效率都高于Y向管,而行程利用率低于Y向管.随着管长比或管横截面边数的增加,管的比吸能、行程利用率和比总体效率都有明显的下降,而随着跌落冲击能量的增加,管的比吸能、行程利用率和比总体效率近似于线性增加.     

纸蜂窝夹层管的轴向跌落冲击缓冲吸能特性研究

借鉴多边形管和瓦楞夹层管的设计思路,提出了纸蜂窝夹层管;通过轴向静态和轴向跌落冲击动态压缩实验,研究了正多边形纸蜂窝夹层管的缓冲吸能特性,分析了管方向、管横截面边数、管长比和跌落冲击能量对纸蜂窝夹层管缓冲吸能特性的影响。结果表明,在轴向静态压缩条件下,纸蜂窝夹层管的渐进屈曲变形模式明显,X向管的屈服强度比Y向管的高14.8%,而压溃强度比Y向管的低7.0%。随着管横截面边数的增加,纸蜂窝夹层管的行程利用率呈上升趋势,而比吸能、压缩力效率、比总体效率都呈下降趋势。在轴向跌落冲击载荷作用下,纸蜂窝夹层管也发生渐进屈曲变形,X向正四、正五、正六边形管的比吸能、比总体效率都优于Y向管,而行程利用率小于Y向管。随着管长比的增大或管横截面边数的增加,纸蜂窝夹层管的比吸能、行程利用率和比总体效率都呈明显下降趋势;随着跌落冲击能量的增大,比吸能、行程利用率和比总体效率总体呈上升趋势。     

纸瓦楞-蜂窝复合夹层结构的跌落冲击缓冲性能研究

针对纸瓦楞与纸蜂窝的复合夹层结构在跌落冲击动态压缩条件下的缓冲防护性能,研究了纸蜂窝厚度对单面、双面复合形式的冲击加速度响应、变形特征和缓冲吸能特性的影响规律。结果表明,瓦楞夹层先压溃,其次是蜂窝夹层,而且较大的蜂窝厚度会引起纸蜂窝芯层的次坍塌行为。在相同冲击质量或冲击能量条件下,同一蜂窝厚度的单面复合夹层结构的单位体积吸能、比吸能和行程利用率较双面复合结构分别增加了7.94%、28.34%和8.47%,但总吸能较于双面复合结构降低了16.12%,单面复合夹层结构的缓冲吸能特性优于双面复合夹层结构,而双面复合夹层结构的抗冲击性能优于单面复合夹层结构。对于纸蜂窝厚度10 mm、15 mm、20 mm和25 mm的复合夹层结构,低冲击能量作用下蜂窝厚度的增加降低了结构的缓冲吸能特性,高冲击能量作用下蜂窝厚度的增加提高能量吸收能力。纸蜂窝厚度10 mm、15 mm、20 mm和25 mm的复合夹层结构的比吸能、单位体积吸能和行程利用率是蜂窝厚度70 mm的复合夹层结构的1 倍~3 倍,较低厚度的纸蜂窝更有利于复合夹层结构的缓冲吸能。