兩種負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是一種特殊的層合復(fù)合材料，相對(duì)于傳統(tǒng)材料，它具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用于航空航天、船舶、國防等各個(gè)領(lǐng)域。蜂窩結(jié)構(gòu)的泊松比宏觀表現(xiàn)通常為正值，但隨著負(fù)泊松比材料研究的不斷發(fā)展，國內(nèi)外也相繼設(shè)計(jì)出具有負(fù)泊松比效應(yīng)的蜂窩結(jié)構(gòu)。隨著現(xiàn)代高科技社會(huì)對(duì)工程技術(shù)需求的增大，對(duì)新型負(fù)泊松比蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)展開相關(guān)的研究工作具有重要的意義。
　　本論文介紹了蜂窩結(jié)構(gòu)、負(fù)泊松比材料的發(fā)展與應(yīng)用，以及負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)的

2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。由于星型蜂窩結(jié)構(gòu)以及箭型蜂窩結(jié)構(gòu)代表性體積單元的特殊性，難以對(duì)其進(jìn)行理論推導(dǎo)，本文將采用有限元數(shù)值模擬以及力學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩種方法，對(duì)兩種負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行研究分析。以均勻化方法的數(shù)值計(jì)算為理論基礎(chǔ)，利用 ANSYS有限元軟件，對(duì)星型以及箭型蜂窩結(jié)構(gòu)的代表性體積單元(RVE)的楊氏模量，剪切模量和泊松比進(jìn)行計(jì)算，并與單層蜂窩夾芯層的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。通過拉伸有限元模擬，測試其結(jié)構(gòu)整體的拉漲效應(yīng)；通過彎曲有限元模擬，

3、驗(yàn)證負(fù)泊松比材料在承受面外彎矩作用時(shí)，橫向曲率與主曲率一致的性質(zhì)。對(duì)負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)分析，研究幾何尺寸對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。
　　使用3D打印快速成型技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造工藝制作實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?duì)負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)試件進(jìn)行相關(guān)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。運(yùn)用非接觸式全場應(yīng)變測量系統(tǒng) VIC-3D測量實(shí)驗(yàn)構(gòu)件在拉伸試驗(yàn)時(shí)橫向及側(cè)向產(chǎn)生的位移變量。從實(shí)驗(yàn)的角度，對(duì)星型及箭型負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行分析，并和有限元分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，定性討論星型