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。

金属多层圆管夹芯板结构静态及准静态压缩力学行为研究

分别采用半径为Φ3和Φ6 mm的铝合金薄壁圆管粘接得到相对密度为0. 125和0. 24的圆管多层夹芯板材,试验研究了在侧向约束和准静态条件下不同层数蜂窝材料的面内压缩过程和力学响应,结合有限元计算表明,随着圆管层数的增多,夹芯材料的应力-应变曲线向下移动,单位体积塑性变形所耗散的能量减少,能量吸收减弱。而在没有侧向约束时,计算得到的应力值明显小于有约束时,且圆管层数对应力-应变曲线和能量吸收影响较小。此外,层级梯度圆管蜂窝准静态压缩曲线有明显的分段现象,层薄弱区倾向于先变形致使整体应力降低,从根本上没有改变圆管蜂窝变形模式,反而使得变形集中,不利于能量吸收。

复合材料夹芯管胶接连接结构力学特性分析

针对在航空结构中广泛应用的复合材料蜂窝夹芯圆管中的接头这一最脆弱的部分,发展了一种分析复合材料蜂窝夹芯圆管胶粘接头力学特性的解析模型。该模型根据Gibson修正公式得到了蜂窝芯子的等效弹性参数,再运用经典的复合材料壳理论和线弹性理论得到管接头的控制方程,并通过状态空间法进行求解。运用本文模型,计算了管接头在扭矩和弯矩作用下胶层内的剪应力和剥离应力;同时采用有限元法对模型进行了数值模拟,并将模拟结果与模型计算结果进行了对比,最后分析了搭接长度对胶层内应力的影响。