两种二级铝蜂窝结构缓冲吸能特性研究

该文对二级串联式铝蜂窝结构和二级组合式铝蜂窝结构的缓冲吸能特性进行比较,从而实现对铝蜂窝缓冲吸能结构装置优化设计。通过准静态异面压缩实验,对两种不同正六边形胞元的铝蜂窝进行测试,分别得到这两种二级铝蜂窝结构的压缩变形过程和应力响应曲线,并对其变形机理进行分析。实验结果表明,二级串联式铝蜂窝和二级组合式铝蜂窝均能实现梯度平台应力响应,这有利于二级缓冲吸能结构的工程应用。此外,对于单轴压缩,二级组合式铝蜂窝的嵌入过程只有一个应力峰值并且其能达到更高的压实程度,但是峰值应力值较大,有待进一步优化。在吸能特性方面,与同一尺寸的二级串联式铝蜂窝缓冲器相比,组合式铝蜂窝缓冲结构的单位体积吸能效果稍强,尤其是单位质量吸能效果更好,可为缓冲吸能结构的优化设计提供新的选择方式。     

层间配置对成层式铝蜂窝吸能特性的影响

为了考察层间配置对成层式铝蜂窝吸能特性的影响,设计了由4种类型铝蜂窝组成的多种成层式铝蜂窝结构,主要包括单层、双层、三层、四层的组合形式,分别对其进行准静力单轴压缩试验。结果表明:峰值力和平均平台力与面密度成正比,但随着蜂窝高度的增加,二者略微下降;等质量等尺寸的条件下,成层式蜂窝优于单层蜂窝;对比双层铝蜂窝结构发现,不等高成层结构更具缓冲吸能优势;对于同种蜂窝,随着叠层数的增加,MP值逐渐下降;根据压溃行为分析可知,当成层式铝蜂窝结构的层数大于等于4时,不能充分发挥其缓冲吸能作用。考虑到降低峰值力同时提高吸能水平,将上下层设置较硬型铝蜂窝、中间层设置较软型铝蜂窝的成层式结构可优先选择。     

编织复合材料圆管准静态轴向压缩吸能特性的试验研究

通过二维三向编织复合材料圆管的轴向准静态压缩试验, 分析了编织复合材料圆管的压缩破坏机理和吸能特性, 并探讨了编织参数对吸能特性的影响。试验中观察到4种破坏模式: 分瓣破坏、 局部屈曲、 块状断裂和突发破坏。在纤维体积分数相同的情况下, 随着编织层数的增加和编织角的减小, 圆管的吸能能力有所提高。二维三向编织复合材料圆管是一种较好的吸能材料, 具有较高的单位质量吸能特性。      

腿式着陆器用不同拓扑结构金属蜂窝吸能特性优化设计

作为一种多孔固体材料的,由于其结构和功能的特殊性,金属蜂窝在缓冲吸能领域应用广泛。为了得到不同拓扑结构下金属蜂窝的异面压缩特性及缓冲特性,为其用于缓冲吸能领域提供依据,本文应用数值仿真软件Patran/DYNA对5种不同拓扑结构的金属蜂窝进行了压缩仿真。由于蜂窝结构的多样性,基于PCL语言编写金属蜂窝参数化有限元分析程序,实现有限元模型自动建立。采用全因素实验设计法对仿真点进行了规划,基于仿真结果,使用响应面方法建立了金属蜂窝吸能特性的近似函数模型,并分析模型精度。以金属蜂窝比吸能为优化目标,蜂窝主要结构参数为设计变量,针对腿式着陆器用金属蜂窝缓冲结构进行了优化设计, 结果表明正六边形金属蜂窝在五种蜂窝结构中吸能效果最优。     

蜂窝结构对蜂窝纸板平压性能影响的研究

研究了蜂窝纸板结构对其平压性能的影响,分析了蜂窝纸板平压强度与蜂窝半径与孔径比的理论计算模型,将试验结果与理论模型进行了综合分析,得出了平压强度的预测计算公式,且预测结果与试验结果有较好的一致性。     

AZ31B镁合金挤压矩形管的轴向压溃试验与吸能特性分析

对AZ31B镁合金挤压矩形截面管进行准静态轴向压溃试验,研究其破坏模式和吸能特性,并探索管件长度、截面尺寸、倒角诱导因素等对吸能特性的影响。结果发现镁合金矩形管轴向压溃时存在两种破坏模式：整体破坏模式和渐进破坏模式,无倒角时管件发生整体破坏,而管端有倒角时主要从倒角端开始发生渐进破坏。渐进破坏模式有利于管件吸收能量。镁合金管件具有良好的吸能特性,其比吸能优于钢管、铝合金管和复合材料管。     

圆弧刻槽薄壁圆管轴向压溃吸能特性数值研究

目的为了提高能量吸收效率,设置出一种合理的诱导结构,对吸能构件产生积极影响。方法薄壁圆管设计一种环向圆弧刻槽诱导结构,在不同长径比、径厚比和刻槽深度的条件下研究薄壁结构吸能特性。结果吸能量与圆管长径比和径厚比成反比,初始压溃载荷随刻槽深度增加而减小。结论在不同的条件下,刻槽结构能够有效降低初始载荷,并获得较为平稳的压溃载荷平台。     

具有诱导结构的铝合金薄壁方管轴向压缩吸能性能试验研究

该文提出了三种新型的诱导结构设计方案来降低薄壁方管结构在轴向载荷作用下的初始屈曲载荷峰值。诱导结构设计在方管的加载端,在压缩开始的时候起作用,并且不会显著影响结构在正常工作时的强度和刚度。利用AA 6063 T6 铝合金薄壁方管进行了一系列准静态和动态试验来研究了具有诱导结构的方管在轴向压缩时的能量吸收性能,给出了完整薄壁铝方管和具有诱导结构的薄壁铝方管的载荷位移曲线,并进行了比较。实验发现,三种诱导结构均可有效降低屈曲时的初始载荷峰值、提高方管承载吸能平稳性。     

薄壁圆锥管轴向压缩吸能特性研究

研究薄壁圆锥管轴向压缩吸能特性有助于其合理广泛应用于抗冲击、抗振动结构中。轴向倾角是使得圆锥管轴向压缩性能有别于直管的主要因素。当轴向倾角小于临界角度时,圆锥管平均轴向压缩力随倾角增加而变大但最大初始轴力会线性减小;吸能稳定因子随倾角增加而提高,但是比吸能却相应非线性降低。圆锥管在轴向压缩时过程中存在三种典型变形模式,分别为“钻石-堆叠”模式,“钻石-嵌套”模式及“环形-嵌套”模式,通过对“环形-嵌套”模式变形过程的观测及变形机理分析,建立了相应的理论模型,基于该理论模型给出了圆锥管“环形-嵌套”模式变形时吸能特性的预测方法。     

短纤维对泡沫铝压缩力学性能与吸能特性的影响研究

为探索闭孔泡沫铝加入短纤维后的力学性能和吸能特性变化规律.利用熔体发泡法在铝熔体中加入短碳纤维后制作得到纤维增强泡沫铝,通过万能材料试验机和高速液压伺服材料试验机在常温下分别对泡沫铝、纤维增强泡沫铝进行准静态和中应变率下(0.001～100s-1)的动态力学性能测试,分析了纤维长度、纤维含量对泡沫铝力学性能和吸能特性变...     

六角形纸蜂窝夹层板能量吸收研究进展

分析了纸蜂窝夹层板动静态压缩试验方法及不同结构参数的纸蜂窝夹层板动静态缓冲吸能特性。试验结果表明,平台应力是蜂窝胞壁厚跨比的幂指数函数。引入压缩密实化应变概念,构建了纸蜂窝材料压缩密实化应变评估方程。将纸蜂窝夹层板压缩应力应变曲线简化为线弹性区、平台区和密实化区,构建了纸蜂窝夹层板能量吸收曲线理论模型。基于纸蜂窝夹层板动静态压缩试验,可构建纸蜂窝夹层板二维能量吸收图,以便更好地袁征纸蜂窝夹层板的缓冲性能,并指出了该研究有待进一步完善之处。     

泡沫铝-聚氨酯静态压缩特性及吸能特性分析

目的研究球形孔开孔泡沫铝相对密度、孔径对泡沫铝-聚氨酯复合材料力学性能的影响,以及对其吸能性能的影响。方法对制备的泡沫铝-聚氨酯复合材料进行准静态压缩实验。结果通过准静态压缩实验,得出分别对应的应力-应变曲线,并通过应力-应变曲线推导出吸能-应变曲线。当泡沫铝孔径一定时,泡沫铝相对密度从35.0%提升到38.4%时,泡沫铝-聚氨酯复合材料的屈服强度增加了6.5 MPa。当泡沫铝相对密度一定时,泡沫铝孔径从5.5 mm增大到9.5 mm时,泡沫铝-聚氨酯复合材料的屈服强度增加了3.38 MPa。结论泡沫铝的相对密度、孔径对泡沫铝-聚氨酯复合材料的性能有很大的影响,泡沫铝的相对密度越大,复合材料的性能越好,泡沫铝孔径越大复合材料性能越好,且泡沫铝相对密度越大,复合材料吸能特性越好,泡沫铝孔径越大,复合材料吸能特性越好。     

铝蜂窝“Y”形单元准静态压溃有限元模拟研究

目的基于胶接强度对铝蜂窝吸能特性的重要影响,利用铝蜂窝的最小周期结构——"Y"型单元研究铝蜂窝结构的异面压缩变形过程和能量吸收特性,以了解不同胶黏剂对铝蜂窝吸能性能的影响。方法以Von Mises本构模型来表征胶黏剂的力学性能,建立一种含胶层的"Y"型单元有限元模型,模拟铝蜂窝结构的压溃变形过程,并得到胶层的变形和失效现象。结果不同胶黏剂失效情况不同,与之对应"Y"型单元的平均压缩强度和能量吸能值也有区别。该模型能够有效地模拟铝蜂窝结构的压溃变形过程,并准确预报胶层的变形和失效。通过实验验证所建立的"Y"型单元有限元模型计算精度能够满足实际工程需要。结论通过对"Y"形的单元准静态的压溃有限元模拟,选择了合适的胶黏剂制造铝蜂窝,并为后续包装缓冲件深入研究打下了基础。     

预压缩处理蜂窝纸板静压缩特性试验研究

通过RMT计算机辅助压力自动测试系统,对蜂窝纸板进行预压缩处理,并对经处理后的蜂窝纸板特性进行了静态压缩试验研究,得到了单层和多层蜂窝纸板连续静、动态压缩F-δ、σ-ε特性曲线.试验结果表明:经预压缩处理后,蜂窝纸板静态压缩特性曲线明显呈现出弹性、塑性和压实变形3个阶段,弹性阶段产生的应力峰值与塑性阶段产生的应力值相同,多层蜂窝纸板的静态压缩特性已不存在周期性脉动现象,改善了蜂窝纸板的缓冲性能.     

相对密度对球体开孔泡沫铝压缩及吸能性能的影响

目的研究球体开孔泡沫铝的相对密度在准静态压缩过程中对球体开孔泡沫铝压缩性能和吸能性能的影响。方法对准备的3种不同相对密度的泡沫铝试样进行准静态压缩试验。结果利用相关软件绘制出不同相对密度球体开孔泡沫铝试样的实验曲线,由分析试验曲线可知,当泡沫铝的相对密度从0.35提升到0.392时,球体开孔泡沫铝的屈服强度虽增加了3.2MPa,但吸能效率的最大值下降了近2.4%。结论随着泡沫铝相对密度的提高,其压缩性能越高、抗压强度越高。在同等应变下,高密度泡沫铝比低密度泡沫铝的吸能性能好。泡沫铝相对密度越大,吸能效率的最大值越小,理想吸能效率的最大值也越小。     

孔径对球体开孔泡沫铝压缩及吸能性能的影响

目的 研究在准静态压缩过程中,不同孔径（泡沫铝内部胞孔的直径）对球体开孔泡沫铝压缩性能及吸能性能的影响。方法 针对3种不同孔径的泡沫铝试样进行准静态压缩实验。通过准静态压缩试验得出泡沫铝的应力-应变曲线,并通过应力-应变曲线计算得到吸能-应变曲线。结果 当泡沫铝孔径从5 mm增加到9 mm时,球形孔开孔泡沫铝的屈服强度增加了4.6862 MPa,最大吸能效率由24.45%提升到27.71%,力学性能和吸能性能均得到提升。结论 泡沫铝的压缩性能和吸能性能随着球体开孔泡沫铝孔径的增加而增强。     

能量吸收图法在蜂窝纸板中的应用

目的研究能量吸收图法在蜂窝纸板中可行的应用方法。方法通过以肩部包络线构成能量吸收图的方法和以屈服对应点连线构成能量吸收图的方法对同一个算例进行分析,分别得到各自最佳的蜂窝纸板厚度和单层芯纸厚度。然后以产品的最大许用应力分别进行压缩,查看其压缩变形情况。采用跌落的方法查看其最大变形、产品动能的变化曲线、位移变化曲线和加速度变化曲线,以此来考查这2种方法的可行性。结果通过肩点法得到优化结果,由于产品最大许用应力小于蜂窝板的屈服应力,蜂窝板无法通过层叠变形吸收产品的跌落冲击能量,使得产品响应加速度过大,进而发生破损。通过屈服对应点法得到优化结果,由于产品最大许用应力可以克服蜂窝板的屈服应力,使得蜂窝板可以变形吸能,并可以在达到产品最大许用应力前吸收完所有的能量,可以有效地保护产品。结论文中所用的屈服对应点法在不考虑实际安全系数的基础上,将产品的最大许用应力对应于缓冲材料的屈服应力,所得的优化材料可以有效地对产品起到缓冲保护作用。     

缺陷对蜂窝铝压缩变形机制及性能的影响

缺陷普遍存在于蜂窝材料中,对蜂窝材料的压缩变形机制和性能均有不同程度的影响.利用有限元法模拟研究了蜂窝铝的压缩过程,分析了制备蜂窝铝的过程中可能存在的缺陷及其数量,如断边、填充、大孔(SBS)、小孔(BSB)缺陷,研究了缺陷对其变形机制、屈服强度、平台应变和能量吸收特性的影响.研究结果表明:断边和大孔缺陷对蜂窝铝屈服强度的影响较为显著;而填充和小孔缺陷对平台应变和能量吸收的影响较为显著.     

泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响

目的 研究在压缩过程中,泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响。方法 对制备的泡沫铝-聚氨酯复合材料进行准静态压缩实验。结果 通过准静态压缩实验得出泡沫铝以及不同孔隙率的泡沫铝-聚氨酯复合材料的应力-应变曲线,分析可知泡沫铝孔隙率从94.6%降到93%,其吸能性能增加了71.9%。结论 在泡沫铝中加入聚氨酯形成的泡沫铝-聚氨酯复合材料相比于泡沫铝的吸能性能得到很大提高,且泡沫铝的孔隙率与泡沫铝-聚氨酯的吸能性能成负相关的关系。