梯度铝蜂窝夹芯板的力学行为

梯度分层铝合金蜂窝板是一种有效的吸能结构,本工作在梯度铝蜂窝结构的基础上根据梯度率的概念,通过改变蜂窝芯层的胞壁长度,设计了4种质量相同、梯度率不同的铝蜂窝夹芯结构。通过准静态压缩实验,并结合非线性有限元模拟准静态及冲击态下梯度铝蜂窝夹芯结构的变形情况及其力学性能,分析对比了相同质量下梯度铝蜂窝夹芯结构在准静态下的变形模式以及冲击载荷下分层均质蜂窝结构和不同梯度率的分层梯度蜂窝结构的动态响应和能量吸收特性。结果表明:在准静态压缩过程中,铝蜂窝梯度夹芯板的变形具有明显的局部化特征,蜂窝芯的变形为低密度优先变形直至密实,层级之间的密实化应变差随芯层密度的增大而逐渐减小;在高速冲击下,梯度蜂窝板并非严格按照准静态过程中逐级变形直至密实,而是在锤头冲击惯性及芯层密度的相互作用下整体发生的线弹性变形、弹性屈曲、塑性坍塌及密实化;另外,在本工作所设计的梯度率中,当梯度率为γ_(1)=0.0276时,梯度蜂窝夹芯板的吸能性达到最好,相较于同等质量下的均质蜂窝夹芯板,能量吸收提高了10.63%。

梯度铝合金蜂窝夹芯板复合材料的力学响应

通过改变蜂窝芯层的胞壁长度,利用试验和有限元模拟相结合的方法研究了梯度蜂窝夹芯板在准静态及动态冲击条件下的面外压缩过程和力学响应,计算结果表明,在准静态压缩过程中,梯度铝合金蜂窝夹芯板从相对密度低的层级向相对密度高的层级逐级变形,相对密度越高的层级所产生的塑性铰越多。而在高速冲击下,梯度蜂窝夹芯板的变形主要受冲击惯性的影响,梯度蜂窝夹芯板的变形与准静态下蜂窝夹芯板的变形存在明显的不同。并且当梯度率为0.0276时,梯度蜂窝夹芯板的吸能性达到最好,相较于同等质量的均质蜂窝夹芯板,能量吸收提高了10.63%,因此,对蜂窝夹芯板进行梯度设计可以有效提高其能量吸收能力。

铝圆管蜂窝材料制备及其准静态压缩性能研究

圆管蜂窝的制备是制约其发展和应用的一个关键问题。采用钎焊方法,设计钎焊工艺流程,制备铝圆管蜂窝材料,为蜂窝材料的生产提供了一种方法。对制备的蜂窝材料进行了准静态压缩试验,研究圆管的变形特征和力学响应。采用有限元对试验进行模拟,考虑钎焊焊缝和制备缺陷影响,建立圆管蜂窝的有限元模型,发现有限元模拟应力-应变曲线和变形过程与试验结果吻合良好。制备缺陷导致蜂窝提前密实化,对力学性能的影响不可忽略。在此基础上对不同壁厚圆管蜂窝进行了准静态压缩模拟,同时基于弹塑性理论推导了蜂窝的等效弹性模量和塑性初始屈服应力的计算公式,结果表明考虑焊缝影响时解析解和模拟结果相近,都要高于相同条件下不考虑焊缝的理想解,且随着相对密度的增加,焊缝的影响作用增大。