双向荷载条件下八边形蜂窝结构因胞壁缺失所致应力集中分析

因胞壁缺失引起的应力集中问题是蜂窝结构增材制造过程中亟待解决的问题.通过将胞壁缺失所致的缺陷等效成椭圆,基于复变函数方法得到了预测拉伸应力的解析公式和预测弯矩应力的分析方法,进而得到八边形蜂窝结构在双向荷载条件下缺失单行和多行胞壁产生的应力组合值.与有限元结果的对比分析验证了所提理论解析公式的有效性;同时得出距离缺陷最近胞壁上的拉伸应力理论结果与有限元结果吻合良好,弯矩应力的有限元结果与胞壁上的应力梯度呈明显的线性关系.与规则六边形蜂窝在多行缺陷条件下的应力集中问题进行对比,得出八边形蜂窝结构在荷载系数λ=0和λ=1时应力集中程度小于规则六边形蜂窝结构,从而为蜂窝结构增材制造设计提供理论指导.

缺陷分布不均匀性对蜂窝材料面内冲击性能的影响

利用显式动力有限元方法数值讨论了缺陷(胞壁缺失)分布不均匀性对蜂窝材料面内冲击性能的影响。首先,参考理想六边形蜂窝材料在不同冲击速度下的变形特性,将蜂窝材料划分成9个区域,在此基础上讨论了缺陷分布在不同区域时对蜂窝材料面内冲击性能的影响。研究表明,在冲击载荷作用下,除了缺失率以外,蜂窝材料的面内冲击性能也依赖于缺陷的分布,且在中低冲击速度时表现出更高的敏感性。随着缺失率的增加,蜂窝材料的平台应力明显减小,而平台应力对缺失率及冲击速度的敏感性依赖于缺陷的位置。该结论对蜂窝材料的安全性评估及动力学优化设计具有一定的指导意义。