双壁厚蜂窝铝芯的共面冲击力学性能 In-Plane Impact Properties of Aluminum Double-Walled Honeycomb Cores.pdfVIP

振动与冲击 OFVIBRAllONANDSHOCK 第27卷第7期 JOURNAL 双壁厚蜂窝铝芯的共面冲击力学性能 孙德强”，张卫红1 (1．西北工业大学，西安710072；2．西安理工大学，西安710048) 摘要：参考文献[1]，加入孔壁的剪切和伸缩变形精确推导了双壁厚蜂窝铝芯的共面弹性模量公式，并给出了 其静态峰应力、密实化应变和单位体积密实化应变能的计算公式。建立了双壁厚蜂窝铝芯7×7的单元阵列有限元分析 模型，分析了冲击速度在3—252 m／s时双壁厚蜂窝铝芯的冲击性能。随着冲击速度的增加，双壁厚蜂窝铝芯在石。和石：方 向上先后表现出三种变形模式，变形模式的转换速度与(t／1)”2成线性关系。双壁厚蜂窝铝芯的弹性模量与冲击速度成 二次曲线关系，峰应力和单位体积密实化应变能与冲击速度的平方成线性关系，它们的相关拟合系数与f／f成二次曲线关 系。根据壁厚在0．05—0．3mill间的模拟结果，给出了描述以上关系的经验公式。 关键词：双壁厚蜂窝铝芯；共面冲击；变形模式；弹性模量；峰应力；密实化应变能 中图分类号：0344．3。TB331文献标识码：A 蜂窝铝芯具有优良的能量吸收性能，广泛应用于 精确推导双壁厚蜂窝铝共面 航空、包装、军事、建筑、交通等领域。蜂窝铝芯在共面 弹性模量的公式，给出共面 载荷作用下会先后发生线弹性、平台区和密实化的变 峰应力、密实化应变和密实 形过程。能量吸收主要集中在平台区，由平台区的峰 化应变能的公式；建立双壁 应力和密实化应变决定。 厚蜂窝铝共面冲击分析的有 双壁厚蜂窝铝芯的结构如图l所示，每个单元具 限元模型，根据分析结果得 出壁厚和冲击速度对其变形 有4个长Z、厚t的竖向孔壁和2个长h、厚2t的斜边孔 壁，b为深度，通常h=Z。龙，方向为异面方向，z，一戈：面模式、弹性模量、峰应力和能 内称为共面方向。关于蜂窝共面力学性能的研究有很 量吸收的影响规律，并给出 图1蜂窝铝芯结构示意图 相关关系式。 多，文献[1]和[2]系统总结了蜂窝材料的静力学理 论，Wang也给出了蜂窝材料共面峰应力的公式口J，Zhu 1 双壁厚蜂窝铝芯共面静态力学性能理论 等利用实验方法研究了双壁厚蜂窝材料的共面压缩问 分析 题MJ，已有双壁厚蜂窝共面弹性模量公式没有考虑孑L 1．1共面弹性模量 壁的伸缩和剪切变形。各种尺寸的蜂窝样品获取困 难，而且实验设备昂贵，所以蜂窝材料共面力学性能常 对于双壁厚蜂窝铝芯，根据文献[1]，跟壁厚均匀 的蜂窝芯一样，在戈，方向上受压时，远程应力盯．仅引起 采用有限元模拟。Papka和Kyfiakides最早模拟了蜂窝 斜边孔壁的弯曲、伸缩和剪切变形；在戈：方向上受压 材料的静态共面变形过程b。J。卢文浩模拟了共面冲 时，远程应力盯：既引起斜边孔壁的弯曲、伸缩和剪切变 击载荷作用下蜂窝材料的力学行为喁J，但是他仅对蜂 形，又引起竖向孑L壁的伸缩变形。 窝体静弹性力学性能进行了分析，且冲击速度恒定。 石，方向上