仿生类弧形层级蜂窝结构的耐撞性研究

蜂窝结构是目前应用最广泛的吸能结构之一,以益母草根茎、四方竹及蛛网为仿生原型,仿生设计一种类弧形层级蜂窝结构。采用简化超折叠单元理论推导出仿生类弧形层级蜂窝结构在轴向冲击载荷下平均碰撞力的解析值,通过数值模拟的方法验证了理论值的准确性,分析了层级数量与尺寸参数对结构耐撞性的影响。研究结果表明,增加层级数量可以有效降低类弧形蜂窝结构的峰值碰撞力,同时也可大幅度提高结构的平均碰撞力,1级与2级结构的平均碰撞力相比0级提升明显,分别提高了25.46%和29.98%;增加壁厚与壁长可以明显改善结构的耐撞性,其中,壁厚对结构平均碰撞力和比吸能的影响更加显著。