六邊形鋁蜂窩力學(xué)行為的尺寸效應(yīng)研究.pdf

1、六邊形蜂窩材料是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的多孔材料，其具有相對(duì)密度低、比強(qiáng)度比剛度高、隔熱隔音性能良好等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到工程界與學(xué)術(shù)界的關(guān)注。其應(yīng)用范圍廣泛，在軍事防衛(wèi)、航空航天、汽車、建筑及包裝等領(lǐng)域均有十分重要的地位。
　　 本文對(duì)7種不同面內(nèi)尺寸（胞孔個(gè)數(shù)）和10種不同高度的商用六邊形鋁蜂窩進(jìn)行了加載速率在6mm/min的面外單軸壓縮試驗(yàn)，以此來確定尺寸效應(yīng)對(duì)蜂窩材料五個(gè)重要力學(xué)參數(shù)（曲線模量Ecurve、彈性模量Eunlo

2、ad、初始坍塌應(yīng)力σpeak、密實(shí)化應(yīng)變?chǔ)臘、平臺(tái)應(yīng)力σpl)的影響，并對(duì)各尺寸試件的曲線模量均值和彈性模量均值進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:曲線模量均大于彈性模量，初始線性加載過程中存在塑性變形。不同面內(nèi)尺寸的試件對(duì)初始坍塌應(yīng)力有明顯的影響，而其它四個(gè)力學(xué)參數(shù)沒有明顯的尺寸效應(yīng)。當(dāng)蜂窩試件面內(nèi)尺寸N×N=11×11時(shí)，峰值應(yīng)力趨于穩(wěn)定;不同高度的試件對(duì)密實(shí)化應(yīng)變及彈性模量均有影響，當(dāng)試件高度為H/d=4.16(H=18mm)時(shí)，力學(xué)性能穩(wěn)

3、定。所以，為了獲得鋁蜂窩材料穩(wěn)定的力學(xué)性能，蜂窩試件的尺寸應(yīng)至少應(yīng)為N×N=11×11，H/d=4.16(H=18mm)。
　　 運(yùn)用Abaqus軟件，對(duì)鋁蜂窩在動(dòng)態(tài)面外單軸動(dòng)態(tài)壓縮下的力學(xué)行為進(jìn)行了模擬分析，研究其變形模態(tài)，及面內(nèi)尺寸與高度對(duì)其平臺(tái)應(yīng)力和密實(shí)化應(yīng)變的影響。模擬結(jié)果顯示，鋁蜂窩材料在動(dòng)態(tài)面外單軸壓縮下，變形模態(tài)為局部折疊褶皺變形整體“Ⅴ”字型變形。由于動(dòng)態(tài)單軸壓縮過程中會(huì)產(chǎn)生高頻脈沖，忽略了峰值應(yīng)力和彈性模量，只

4、輸出蜂窩材料的平臺(tái)應(yīng)力和密實(shí)化應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)變曲線，兩者均表現(xiàn)出尺寸依賴性，基于對(duì)兩種力學(xué)參數(shù)的尺寸效應(yīng)分析可以確定:為了獲得動(dòng)態(tài)面外單軸壓縮下的蜂窩材料穩(wěn)定的力學(xué)參數(shù)，蜂窩試件面內(nèi)尺寸至少應(yīng)大于N×N=13×13。
　　 蜂窩材料在工程應(yīng)用中，承載方向往往不僅僅為面外方向。本文應(yīng)用Abaqus軟件，分別從X1和X2兩個(gè)方向?qū)Ψ涓C以36m/s的速度施加荷載，進(jìn)行面內(nèi)單軸動(dòng)態(tài)壓縮。模擬結(jié)果顯示:鋁蜂窩材料在X1方向加載時(shí)，變形模態(tài)分為