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。

串联梯度蜂窝结构的面内力学性能

根据仿生学骨骼,通过改变六边形蜂窝壁角的方法来达到变化六边形蜂窝构型的目的。建立了串联梯度蜂窝结构的设计模型和有限元模型,设计了线性串联梯度理论,并从变形模式、平台应力和吸能性3方面在同体积不同压缩速度条件下分析了串联梯度蜂窝与均匀蜂窝的准静态及动态面内压缩过程,并分析了力学响应。研究结果表明:通过改变梯度率λ可以改变串联梯度蜂窝变形模式,当梯度率λ=-0.0088时,在等效应变前期,平台应力低速动态强化效果较为显著,但是并没有明显达到改善比吸能的效果。

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。

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.