蜂窩夾層擺臂彎曲性能及沖擊響應(yīng)的分析與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，材料、結(jié)構(gòu)、力學(xué)等領(lǐng)域的研究不斷加深，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)作為一種新型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在人們面前。這種新型結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、吸能和隔音效果好等優(yōu)點(diǎn)。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)具有的這些優(yōu)勢(shì)使其被廣泛應(yīng)用航空航天、汽車工業(yè)、建筑以及包裝工程等領(lǐng)域。因此，對(duì)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能的研究受到了工程與學(xué)術(shù)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。
　　在對(duì)蜂窩材料這種具有周期性結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)材料進(jìn)行力學(xué)性能分析和研究時(shí)，往往選取具有代表性的體積單元—單胞作為分析和研

2、究對(duì)象。通常從兩角度進(jìn)行分析和研究。采用均勻化的思想，預(yù)測(cè)蜂窩結(jié)構(gòu)的等效彈性參數(shù)，從而把非均質(zhì)的材料轉(zhuǎn)化為均質(zhì)材料，這種思路屬于宏觀力學(xué)范疇的剛度分析方法。首先以單胞作為研究對(duì)象，分析單胞內(nèi)細(xì)觀應(yīng)力-應(yīng)變，然后采用適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度失效準(zhǔn)則對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行損傷分析和強(qiáng)度分析，這種思路屬于細(xì)觀力學(xué)范疇的強(qiáng)度分析方法?；诰鶆蚧碚摚梅涓C芯材的表征單元，推導(dǎo)出蜂窩芯材的等效密度和面外等效彈性模量的表達(dá)式。
　　蜂窩夾層擺臂的上、下層可以

3、看做工字梁的翼緣，因蜂窩芯層在而內(nèi)的拉伸剛度很小，結(jié)構(gòu)的彎矩、彎曲正應(yīng)力，面內(nèi)壓縮應(yīng)力及扭矩主要由擺臂的上下層承擔(dān)，蜂窩芯層類似于工字梁的腹板，只承擔(dān)剪力，對(duì)蜂窩夾層擺臂的蒙皮起支撐作用井使結(jié)構(gòu)的彎曲剛度大幅度增加。蜂窩夾層擺臂準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，得到擺臂的載荷與中點(diǎn)撓度的理論關(guān)系，能夠與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，并可預(yù)測(cè)出蜂窩夾層梁在三點(diǎn)彎曲狀態(tài)下能夠承受的最大的載荷。蜂窩夾層擺臂在沖擊載荷作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題，可以通過(guò)沖擊物的動(dòng)力特性和蜂窩

4、夾層梁的沖擊動(dòng)力特性共同描述。
　　蜂窩芯材是良好的吸能材料，這除了與蜂窩芯材在面外壓縮載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線中很寬的屈服平臺(tái)有關(guān)外，還與其在彈性形變過(guò)程中吸收部分能量有關(guān)。蜂窩夾層擺臂吸收沖擊載荷的能量分割為兩部分:第一部分為結(jié)構(gòu)因損傷而吸收的能量，這些能量造成復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的破壞和斷裂;第二部分能量與結(jié)構(gòu)整體的彈性變形以及結(jié)構(gòu)整體動(dòng)能的改變。蜂窩夾層擺臂受到?jīng)_擊載荷作用，準(zhǔn)確計(jì)算的吸收能量是很困難的。但是耗散于結(jié)構(gòu)整體彈性變形