钢蜂窝夹芯板面内压缩性能

对普碳钢蜂窝夹芯板进行了面内压缩试验,利用贴片法测量了等效弹性模量和泊松比,测出了抗压强度.结果表明:不带面板时,蜂窝芯子的泊松比接近于1.0;带面板时,蜂窝板的泊松比减小到0.33～0.39,其值随面板厚度的增加而减小;等效弹性模量的实测值与计算值之间的相对误差小于7%;抗压强度的实测值与计算值之间的相对误差在0.6%～32%;面内压缩时,普碳钢蜂窝夹芯板的等效弹性模量及抗压强度主要受面板厚度和夹芯厚度的影响,二者均随面板厚度的增加而增大,随夹芯厚度的增加而减小,胞壁厚度和胞壁边长的影响很小.     

类方形蜂窝夹芯胞元尺寸的等效力学性能与优化

为了提升类方形蜂窝等效力学性能，在推导了其尺寸参数与等效力学性能的函数后，将尺寸参数作为设计变量、等效力学性能为优化目标，建立了类方形蜂窝夹芯胞元优化数学模型，采用了多目标遗传算法进行优化设计。给出胞元尺寸单参数响应及多尺寸协同作用的响应分析并从多目标优化代表性解中选取到最优解。优化结果得到：当夹芯胞元尺寸参数l/t取114.3899、l/h取0.9598时，等效密度增加59.52%,y方向等效弹性模量减小了67.37%，但x方向等效弹性模量增大了109.77%，等效剪切模量增加了421.94%，类方形蜂窝夹芯的等效力学性能显著提升。研究结果对类方形蜂窝夹层结构的优化设计提供一定的依据和参考。     

负泊松比蜂窝芯非线性等效弹性模量研究

设计并加工了一种负泊松比蜂窝结构,采用柔性悬臂梁模型,对蜂窝壁板大变形条件下的弯曲变形进行分析,给出了蜂窝芯面内等效弹性模量理论计算公式。通过有限元仿真和力学实验的对比分析,验证了非线性理论计算公式的正确性。得出了等效弹性模量的非线性特性及相同方向和不同方向弹性模量的变化特性。研究结果为柔性蜂窝芯层的工程实用化提供了参考。     

复杂多边形蜂窝面内等效弹性参数研究

针对一种复杂的多边形蜂窝结构,基于欧拉梁模型,利用虚功原理推导了蜂窝夹芯在小变形条件下的变形计算式,由此得到了蜂窝夹芯面内两个正交方向等效弹性模量和泊松比的解析表达式,并利用数值仿真技术验证理论分析方法的正确性。最后通过该解析式,详细研究了壁板之间夹角和壁板长度对蜂窝刚度的影响。结果表明:蜂窝夹芯的壁板之间的夹角不仅影响着等效弹性模量以及等效泊松比的大小,且影响着等效泊松比的正负;等效弹性模量随着壁板长度的增大而减小。     

弧形类蜂窝芯层面外等效力学性能研究

为提高蜂窝结构面外承载能力,从创新设计角度,提出一种弧形类蜂窝夹芯结构,并对其面外力学性能进行研究。首先,采用胞元理论对弧形类蜂窝夹芯结构进行简化,运用材料力学的知识并结合能量法,推导其面外等效模量解析表达式。然后,将弧形类蜂窝芯层结构与传统蜂窝芯层结构进行对比,在相同等效密度下,通过具体数据验算,发现弧形类蜂窝芯层的面外剪切模量有显著地提高。同时,推导出双壁厚弧形类蜂窝面外等效模量表达式。最后,运用数值模拟分析,得到该结构的仿真值,经过理论值与仿真值对比,发现两者相对误差在10%之内,证明推导出的面外等效模量理论公式的准确性。     

考虑结构因素的蜂窝纸板等效模型适用性研究

为提高蜂窝纸板的数值计算精度、适用不同规格蜂窝纸板等效模型选择，分析了不同等效模型对不同结构蜂窝纸板固有频率的对应等效精度。首先，对Reissner等效模型、Ekavall等效模型和三明治夹芯板模型分别进行有限元建模；其次，将等效板的模态分析与实验结果进行对比，分析不同胞元边长、厚度与芯纸克重对等效模型的精度影响；最后，总结这3个变量对不同模型计算精度的影响规律，在此基础上得到蜂窝纸板固有频率解析方程。结果表明：Reissner理论模型适用于厚度小于等于20 mm的蜂窝纸板；Ekavall等效模型整体精度最高，误差基本低于10%；三明治夹芯板模型在蜂窝纸板胞元边长为10 mm时精度最高；在胞元边长与厚度相同的情况下，芯纸克重对计算精度影响较小；所得解析方程的解析结果与实验结果对比误差在12.43%以内。该结论为蜂窝纸板的模型选取提供依据。     

负泊松比蜂窝结构胞元几何参数影响研究

针对某负泊松比蜂窝结构的胞元弧夹角、连杆长、外厚度、厚度比及长高比五个几何参数进行了影响研究.采用均匀试验设计方法,得到吸能量、比吸能、峰值碰撞力及等效泊松比四种评价指标关于各几何参数的拟合方程;在此基础上进行多目标优化设计,选取合适的胞元几何参数值.结果 表明胞元弧夹角、连杆长对蜂窝结构的比吸能影响较大,外厚度及厚度比对结构峰值碰撞力及吸能量影响较大,而等应变下外厚度对结构等效泊松比基本无影响,长高比对结构的吸能量及等效泊松比影响较大.综合选取的优化尺寸比原尺寸具有更高的吸能防护抗冲击效果,碰撞力远低于原尺寸模型且更加平稳.     

轻质高强类蜂窝夹层结构力学性能分析及优化

创新构形类蜂窝夹层结构相比于传统六边形蜂窝夹层结构,具有更好的力学性能.本文以类蜂窝夹层结构的面板层厚度tf、夹芯层厚度c及胶粘剂层厚度ta为优化参数,采用多目标遗传算法对类蜂窝夹层结构各项力学性能进行优化设计.分析了各厚度参数对夹层结构的力学性能的影响情况,同时探讨了参数协同作用下,各层厚度对力学性能的敏感程度,并根据实际工程应用情况对优化解进行折中选择.研究发现:与优化前的初始值比较,优化后的类蜂窝夹层板在x轴向等效弹性模量增长了8.17％,z轴向等效弹性模量增长了63.08％,xz面内等效剪切模量增长了19.82％,xy面内等效剪切模量减小了26.11％,弯曲刚度增长了45.31％,扭转刚度增大了69.83％,总重量减小了8.26％,较好地改善类蜂窝夹层结构的各项力学性能.该研究为夹层板结构优化设计提供了一定的参考依据,具有重要的创新意义和实用价值.     

蜂窝夹层结构夹芯层的近似设计方法

为了得到合理的能满足不同性能要求的蜂窝夹层结构夹芯层构型,提出一种夹芯层的近似设计方法,通过建立多约束拓扑优化模型,在综合考虑可制造性原则的前提下,对不同体分比下的拓扑优化结果进行近似设计,得到蜂窝夹层结构夹芯层的基本胞元构型,并运用有限元方法对所设计的胞元构型进行性能分析,以进一步验证、修改和完善。最后以电动车底盘甲板为对象,运用Abaqus,实现其蜂窝夹层结构夹芯层的近似设计过程和性能分析,结果表明,在整体重量大幅度减轻的同时,刚度和强度性能也得到了较好的满足。     

新型组合蜂窝夹芯结构振动特性研究

针对提出的一种新型组合蜂窝结构,围绕该蜂窝夹芯结构的振动特性展开研究,从分析蜂窝夹芯结构的固有频率和特征值入手,并以应用于某型号电动车底盘中部甲板的新型组合蜂窝夹芯为例,通过模态分析,得到新型组合蜂窝夹芯结构的各阶固有频率和振型,验证了该夹芯结构的固有振动特性。借助数值仿真,对影响新型组合蜂窝夹芯固有频率和模态的关键尺寸胞元壁厚进行了改进;最后,在同等条件下,与正方形胞元夹芯和正六边形胞元夹芯进行了比较,结果表明新型组合蜂窝夹芯更能满足模态要求。