双层串联蜂窝夹芯复合材料板的抗高速冲击性能研究

【目的】研究双层串联蜂窝夹芯复合材料板的抗高速冲击性能。【方法】采用Abaqus有限元分析和试验方法,以两种不同材料(玻璃纤维、凯夫拉)分别作为蒙皮的双层串联蜂窝夹芯材料为研究对象,对立方块形破片冲击靶材进行动态过程数值仿真,并与试验结果进行比对分析。【结果】通过研究,得出这两类材料的破片穿透的极限速度及各部分的能量衰减情况。【结论】关于吸能占比,表面蒙皮的抗冲击性能最强,背面蒙皮最弱。

错位装配串联蜂窝结构缓冲吸能特性

为优化串联蜂窝的缓冲吸能效果与增强蜂窝结构的可设计性,通过平压实验与全尺寸有限元模拟研究装配错位对于串联蜂窝结构力学性能的影响.采用准静态面外压缩实验,对单层蜂窝、双层对位装配蜂窝、双层错位装配蜂窝3种形式的Nomex蜂窝夹层结构进行测试,通过结构变形过程和响应曲线分析变形机理.实验结果表明,双层串联蜂窝相比单层蜂窝结构可以有效改善蜂窝结构的承载能力和吸能效果.错位装配使两层蜂窝同时开始变形,相比对位装配能进一步提升平台应力,消除第2个峰值应力,承载能力和吸能效果均有较大提升.有限元模型通过建立蜂窝细节模拟错位装配效果,模拟与实验结果具有良好的一致性,同时验证了不同材料隔层对串联蜂窝力学性能的影响.

串联蜂窝防失稳导向隔板设计研究

基于串联蜂窝在方形导轨的应用,通过试验对串联蜂窝变形稳定性进行了分析。发现串联蜂窝在撞击过程中会受单块蜂窝块强度不均及撞击力偏载等影响而极易出现整体失稳,分析表明现有连接隔板因强度过低且截面尺寸小于导轨截面,很难有效预防结构整体失稳。为提升连接隔板对串联蜂窝防失稳的效果,从理论层面研究了连接隔板截面尺寸、导轨截面尺寸和隔板偏转程度三者的关系:在导轨截面尺寸一定时,连接隔板的长度越长,偏转角越小,偏转后与导轨产生的摩擦越小,对串联蜂窝变形导向性越强。基于此设计了一款新型导向隔板,试验发现其不仅提高了串联蜂窝的变形稳定性,同时解决了串联蜂窝剥离问题。

铝蜂窝串联缓冲结构静态压缩仿真与试验研究

为更好设计多级铝蜂窝缓冲结构,为星球着陆器缓冲结构设计提供理论依据,对串联式铝蜂窝结构进行静态压缩的仿真与试验研究。针对仿真模型规格的多样性,为提高仿真效率,基于PCL语言编写参数化建模分析程序,实现有限元模型的自动建立。通过与理论公式及试验结果对比,证明有限元模型可准确计算串联铝蜂窝缓冲结构受静态压缩载荷作用下的平均应力及极限应变值,能准确提供整个变形过程铝蜂窝所受载荷信息。与传统的试验方法相比,该有限元仿真模型计算成本低、不受试验条件限制,且有较高的计算精度。仿真与试验研究表明,对同一尺寸蜂窝,与单个铝蜂窝缓冲器相比,串联式组合铝蜂窝缓冲器能吸收更多的能量。

两种二级铝蜂窝结构缓冲吸能特性研究

该文对二级串联式铝蜂窝结构和二级组合式铝蜂窝结构的缓冲吸能特性进行比较,从而实现对铝蜂窝缓冲吸能结构装置优化设计。通过准静态异面压缩实验,对两种不同正六边形胞元的铝蜂窝进行测试,分别得到这两种二级铝蜂窝结构的压缩变形过程和应力响应曲线,并对其变形机理进行分析。实验结果表明,二级串联式铝蜂窝和二级组合式铝蜂窝均能实现梯度平台应力响应,这有利于二级缓冲吸能结构的工程应用。此外,对于单轴压缩,二级组合式铝蜂窝的嵌入过程只有一个应力峰值并且其能达到更高的压实程度,但是峰值应力值较大,有待进一步优化。在吸能特性方面,与同一尺寸的二级串联式铝蜂窝缓冲器相比,组合式铝蜂窝缓冲结构的单位体积吸能效果稍强,尤其是单位质量吸能效果更好,可为缓冲吸能结构的优化设计提供新的选择方式。