钢蜂窝夹芯结构的准静态压缩吸能特性

利用MTS810型材料试验机对Q215钢蜂窝夹芯结构进行了准静态压缩试验,分析了其结构参数对抗压强度和比吸能值的影响.结果表明:Q215钢蜂窝夹芯结构具有良好的吸能特性,比吸能值达到5～38 kJ·kg-1;沿x,Y方向压缩时,抗压强度和比吸能值均随面板厚度与夹芯厚度比的增加而增大;沿x方向压缩时,抗压强度和比吸能值均随胞壁厚度与胞壁边长比的增加而增大.     

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。     

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。     

基于有限元模型的蜂窝芯层面内等效弹性模量仿真

建立蜂窝芯层有限元模型,并基于广义胡克定律分析蜂窝芯层中胞元数目对面内等效弹性模量的影响。具体算例表明:蜂窝芯层横向胞元数变化对其面内横向等效弹性模量影响较小,对纵向等效弹性模量影响较大;纵向胞元数变化严重影响蜂窝芯层面内横向等效弹性模量,但对纵向等效弹性模量影响较小。同时得到结论:当蜂窝芯层纵向尺寸与横向尺寸比值小于1.3时,其面内横向等效弹性模量小于纵向等效弹性模量;反之,横向等效弹性模量大于等于纵向等效弹性模量;对于大尺度结构,可建立缩比模型求解其等效弹性模量。     

湿热环境下含脱粘损伤蜂窝夹芯材料弯曲性能研究

通过使用三明治夹芯等效理论将蜂窝芯层等效为均匀连续的实体单元,将湿热环境中的湿应力等效为热应力,建立湿热环境下的蜂窝夹芯材料本构方程,以改进Hashin准则与Besant准则作为蜂窝夹芯材料的失效判据,并通过编写VUMAT子程序实现.采用Cohesive单元模拟面板与芯层间的连接方式建立湿热环境下蜂窝夹芯板的有限元模型...     

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。     

复合材料起落架舱门结构优化设计

基于有限元软件ANSYS建立复合材料起落架舱门参数化有限元模型,基于三明治夹芯板理论将蜂窝芯层等效为均质的厚度不变的层板,以蜂窝夹芯高度与复合材料面板各铺层厚度为设计变量,以铺层板、蜂窝夹芯的强度,结构稳定性以及结构刚度为约束函数,以结构质量最轻为目标函数,基于ANSYS优化模块首先选择零阶法进行优化得到粗略解,其次选择一阶梯度优化法进一步对夹层结构进行优化设计,得到最优蜂窝芯子厚度、蒙皮各铺层厚度.     

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.     

蜂窝芯体厚度对Nomex蜂窝夹层复合材料压缩性能的影响

以NRH-2-48芳纶纸为蜂窝芯体,碳纤维层合板为面板,制备了不同芯体厚度的Nomex蜂窝夹层复合材料,通过压缩试验研究了芯体厚度对复合材料压缩性能的影响,并探讨了芯体厚度与复合材料屈曲载荷和压缩破坏载荷的关系。结果表明:随芯体厚度的增加,复合材料的屈曲载荷和破坏载荷都相应增大,当复合材料的屈曲载荷与面板的破坏载荷相同时,蜂窝芯体厚度最佳。     

穿孔对平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩性能的影响

建立平纹编织面板蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析模型来分别研究无损伤面板和单侧面板含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构的侧向压缩性能,并将该结果与试验结果进行对照,以验证所建立模型的正确性。考虑到模型具有高度的材料非线性,选用ABAQUS/Explicit求解器进行蜂窝夹芯结构准静态侧向压缩性能的模拟,通过编写VUMAT子程序,分别设置面板和芯子的失效准则及刚度退化模型,选用内聚力模型模拟胶层,完成侧向压缩下蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析。研究结果表明：无损伤面板的蜂窝夹芯结构侧向压缩强度受面板的屈曲行为控制,含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构侧向压缩强度受含穿孔侧面板基体的抗压缩能力控制,且穿孔损伤会严重降低蜂窝夹芯结构的侧向压缩强度。