蜂窝铝夹芯板动态冲击试验研究

采用落锤低速冲击试验测试蜂窝铝夹芯板的动态力学性能,研究了其破坏形态、破坏过程和典型荷载-位移曲线,分析了冲击速度和面板厚度两个因素对夹芯板极限冲击承载力和吸能量的影响,并和准静态试验下相应面板厚度的夹芯板进行力学性能对比。试验结果表明,蜂窝铝夹芯板的典型冲击荷载-位移曲线呈现出五个主要阶段,在不同冲击速度下夹芯板的极限冲击承载力和吸能量基本一致,而随着面板厚度的增加,夹芯板的极限冲击承载力和吸能量随之增加,三种不同面板厚度的夹芯板在落锤低速冲击作用下的极限冲击承载力和吸能量比在准静态作用下提高。

铝蜂窝夹层板模态密度参数实验辨识

模态密度是应用统计能量分析方法研究振动噪声问题的基本参数,对于梁、板等简单结构,模态密度可以通过理论解析获得,但对于复杂结构或者具有复合材料特性的结构的模态密度很难通过理论解析法和数值法获得,或者获得的模态密度值不准确.因此,需要通过实验辨识模态密度.本文采用激励点导纳法对铝蜂窝夹层板进行悬挂振动实验研究.通过对比实验结果与文献资料的经验值发现有良好的吻合性,验证了该方法在新型复合材料领域的适用性.

铝蜂窝道面板承载能力试验

为了研究铝蜂窝道面板的承载能力,铺筑了室外试验段并进行了现场试验,使用直径30cm刚性承载板模拟飞机轮载,在道面板表面布置位移传感器和应变片,测试了铝蜂窝道面板在不同地基强度、不同地表状态下板体变形、表面应变。试验结果表明:地基强度的增加能改善道面板的受力情况,减少弯沉。当地基强度从70MPa增加到100MPa时,100kW荷载作用下最大变形减小了39.2%。而脱空会使板底出现过大应力,显著降低道面板的承载能力。

不锈钢-3003铝合金蜂窝夹芯板轧制复合工艺

研究了采用轧制复合方法生产不锈钢-3003铝合金蜂窝夹芯板的工艺.结果表明:经过表面清理的面板和芯板,在加热至500～550℃后进行轧制复合,在变形率为25%以上时即可以实现牢固的初结合,面板与芯板间的结合主要依靠'裂口机制';轧制过程中芯板上的圆孔出现了类似于墩粗的情况,为使芯板上孔系能够发挥作用,轧制变形率应当控制在25%～40%之间;经过退火热处理后,夹芯板的抗拉强度、弯曲强度和延伸率等力学性能均达到相关产品标准.

不锈钢夹层复合板的胶接强度

为了提高不锈钢夹层复合板的胶接强度,研究了表面处理、胶粘剂对不锈钢夹层复合板(铝蜂窝夹芯)胶接强度的影响。结果表明:不锈钢基材的表面处理是影响夹层复合板胶接强度的主要因素,盐酸-甲醛法处理的不锈钢板胶接强度最优,相同条件下,国产环氧胶膜夹层复合板胶接性能相对较好,最大胶接强度达到4.63 kN·m^(-1)。

蜂窝铝夹芯板抗侵彻性能研究

为探究蜂窝铝夹芯板的抗侵彻性能。对?6 mm钨球侵彻蜂窝铝夹芯板进行试验研究,得到弹道极限速度为169 m/s;为进一步比较侵彻蜂窝铝夹芯板抗侵彻规律,使用LS-DYNA进行数值模拟,将不同形状破片侵彻蜂窝铝夹芯板与间隔铝靶进行分析比较,并通过数值模拟与改进后的De Marre公式对2A12等效靶厚度计算结果进行对比分析,结果为:抗球形破片侵彻最差,夹芯层可增加靶板约18%的强度;数值模拟的等效2A12铝靶厚度为1.30 mm,理论计算为1.33 mm,相对误差在5%以内,可满足工程计算要求。研究结果可为反卫星和反航天目标战斗部的设计提供参考。

铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应研究

为研究不同结构参数对质量相同、强度不同的两种铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应的影响,建立了铝蜂窝夹芯板受半球型落锤低速冲击的数值模型,并将有限元计算结果与试验结果进行对比,检验了模型的可靠性。在此基础上,对比研究了不同上下铝板厚度和不同蜂窝芯壁厚对两种铝蜂窝夹芯板在低速冲击下吸能效果的影响。结果表明:在质量相同的情况下,强度小、高度大的夹芯板在低速冲击下力-位移曲线更易出现双峰模式,增加蜂窝芯壁厚或是上下铝板厚度都会使第一次的峰值力增加,第二次峰值力降低;强度小、高度大的夹芯板蜂窝芯在低速冲击中吸能占比更多,强度大、高度小的则是上层铝板吸收的能量更多,前者的质量、体积比吸能更高;铝蜂窝夹芯板质量比吸能和体积比吸能与壁厚边长比、板厚芯高比均呈幂次关系。

轻钢龙骨-铝蜂窝夹层板复合墙板抗弯性能

设计一种将铝蜂窝夹层板作为覆面板的新型轻钢龙骨复合墙板,分别对两种不同厚度(160和240 mm)的轻钢龙骨铝蜂窝夹层板复合墙板进行抗弯试验,对复合墙板在受弯条件下的整体工作性能、破坏特征、屈服承载力等进行研究,并提出复合墙板的力学模型和屈服承载力的理论计算方法。结果表明:复合墙板具有良好的抗弯承载力和延性变形性能,且两种厚度的复合墙板表现出不同的破坏模式。厚度为160 mm的复合墙板发生了纵向龙骨翼缘的拉断破坏,从而导致整个墙板在跨中发生受弯断裂破坏;厚度为240 mm的复合墙板由于纵向龙骨腹板的高厚比较大,发生了腹板局部屈曲破坏,最终导致该墙板的抗弯承载力小于厚度为160 mm的复合墙板的承载力。基于对复合墙板破坏过程的力学分析,建立其力学模型,并进行屈服承载力计算,计算值与试验值吻合较好。

3003H18铝合金蜂窝夹芯板超声疲劳试验研究

蜂窝夹芯材料在航空工业领域具有广泛应用,其长寿命疲劳问题也日益凸显。针对航空常用3003H18铝合金蜂窝夹芯板,采用ABAQUS商业有限元软件研究其超声疲劳试件设计方法及尺寸对固有振动频率的影响。同时利用超声疲劳试验系统对试件进行加载以确定该方法的可行性及试验效果。结果表明:试件长度和芯子厚度对固有振动频率有显著影响,当长度减小以及芯子厚度增大时试件振动频率变大,在此基础上得到振动频率与试件尺寸的经验公式;设计后的铝合金蜂窝夹芯板试件能够与超声疲劳系统在20 kHz频率下发生谐振,满足试验要求;对疲劳加载过程中试件底端振幅进行实时测量,发现蜂窝板底端输出振幅明显小于系统输入振幅,具有良好的吸能特性;采用光学显微镜对失效试件进行观察,发现其主要失效模式为芯子的破坏与面板-芯子脱胶。

基于CR技术的铝蜂窝夹层板内部积水评估

利用射线数字成像(CR)技术评估铝蜂窝复合夹层板中的积水程度,通过评价铝蜂窝板样品的数字图像质量指标来优化曝光参数,对在最佳曝光条件下采集的不同积水层高度的铝蜂窝复合板数字图像中积水区灰度进行测量。结果表明:最佳曝光参数为管电压80 kV、曝光量3 mA•35 s;积水区的灰度值与积水层高度存在显著的线性相关性,利用拟合的线性方程计算的积水层高度与实际值误差小于5%,从而验证CR测量复合材料铝蜂窝夹层板积水程度的可行性。

一种用于铝蜂窝夹芯板的双组分聚氨酯胶黏剂

以蓖麻油为主体树脂,通过调整两种不同树脂多元醇的用量、助剂的添加量及碳酸钙含量制备不同配方的主剂,配合异氰酸酯固化剂测试不同配方胶黏剂用于铝蜂窝夹芯板的强度,从中筛选出适用于铝蜂窝夹芯板黏接的配方。

矩形铝蜂窝夹层板振动本征频率实验研究

运用等效理论对矩形镍铬钢薄板和铝蜂窝夹层板弯曲振动进行分析,并通过实验验证:辐射板的最低本征频率正相关于换能器的起始发射频率,辐射板的模态密度正相关于换能器带宽.采用铝蜂窝夹层板作为辐射板的超声换能器,在5 V的信号激励下,起振频率为15 kHz,带宽为15～45 kHz,辐射声压级为95 dB,声压级起伏不超过±5 dB.而且具有薄型的优点,厚度不大于2 mm,辐射面积不大于500 mm2,水平辐射声压级无指向性.

铝制蜂窝夹芯板的强度特性

铝夹芯结构非常适合于设计飞机、高速列车和快艇等轻型交通系统。研究目的主要是明确包含铝蜂窝状内芯的铝制夹芯板在理论和试验中的强度特性。对弯曲、轴压和侧向撞击荷载作用下的铝蜂窝夹芯板构件进行了一系列强度试验。在相应荷载作用下,运用简化理论分析蜂窝夹芯板的弯曲变形、屈曲/极限强度和破坏强度。同时也讨论了结构失效模式,并给出了试验数据。

低速冲击对铝蜂窝夹芯结构动态响应的影响

蜂窝夹芯结构具有高比刚度、比强度、轻质、吸能优异等特性,在碰撞与冲击防护方面有重要的应用前景。为研究铝合金蜂窝夹芯结构的动态力学特性,基于商用有限元软件建立了有限元分析模型。在此基础上,对比研究了冲击速度、冲击位置、面板厚度和夹芯层数对动态响应的影响,获得了不同参数对蜂窝夹芯结构冲击力学性能的影响规律,为结构分析提供一定依据。

铝蜂窝夹层结构等效模型在低速冲击仿真中的应用

在Abaqus中建立了铝蜂窝夹层结构详细模型,选取三明治夹芯板理论和Y模型理论对蜂窝夹层结构进行等效分析,建立了等效低速冲击有限元模型,通过对比动力学仿真中等效模型与详细模型的接触力时间曲线、冲击损伤深度。结果表明:等效模型减少了建模及仿真计算时间,仿真结果与详细模型十分接近。

爆炸冲击作用下铝蜂窝板失稳研究

基于非线性动力学软件AUTODYN,对铝蜂窝夹芯板在爆炸冲击载荷作用下的失稳过程进行三维数值模拟。通过建立不同参数规格的铝蜂窝夹芯板的实体模型,研究其前、后面板在TNT爆炸冲击作用下的动态响应及塑性阶段的失稳变形。计算结果表明:随着铝蜂窝板前、后面板厚度,夹芯层铝箔高度和厚度的增加,铝蜂窝板在爆炸冲击载荷下的最终残余变形量均明显减小,抵抗变形的能力增强;对于夹芯层胞元形状不同但相对密度相同的铝蜂窝板,因冲击载荷下单轴压缩"惯性效应"差异较小,其面板在爆炸载荷作用下的最终残余变形量差异不大。

铝蜂窝夹芯板面外剪切性能试验研究与数值模拟

通过试验和数值模拟对铝蜂窝夹芯板的面外剪切行为和力学性能进行了研究,讨论了其失效模式,提取了典型荷载-位移曲线,分析了面板厚度、蜂窝胞元尺寸和芯层厚度对夹芯板极限承载力和吸能能力的影响。结果表明,铝蜂窝夹芯板面外剪切破坏过程大致经历弹塑性变形阶段、上面板损伤失效、芯层致密和下面板损伤失效4个阶段,呈现出整体性失效和阶段性失效两种失效模式。失效模式类型主要受到面板厚度和胞元尺寸的相对关系影响,增加面板厚度或胞元尺寸都会使破坏模式从整体性失效向阶段性失效转变,阶段性失效模式吸能能力比整体性失效模式提高。剪切强度和吸能能力随面板厚度增加而提高,随胞元尺寸增大而降低,剪切强度受芯层厚度的影响很小,夹芯板吸能能力随芯层厚度增加而提高。数值模拟与试验结果吻合程度较好,充分验证了有限元模型的可靠性。

铝蜂窝夹层板低速冲击响应及损伤模式的参数化影响

以铝蜂窝夹层板为对象,通过低速落锤试验及包含面板、胶层及蜂窝的细节仿真模型,探究了蜂窝胞元直径、蜂窝壁厚、面板厚度及冲头半径参数影响下低速冲击响应曲线及损伤模式的变化情况,确定在试验工况下的3种损伤模式:芯层屈曲、芯层剪切及夹层板穿透,其中芯层剪切模式具有更好的吸能分布。结果表明:蜂窝胞元直径与蜂窝壁厚对冲击响应与损伤模式具有类似的影响,面板厚度增加可以较大程度地提升抗冲击性能,冲头半径的大小会显著影响损伤模式。在此基础上建立与上述参数相关的损伤模式极限载荷公式,绘制相应的损伤模式图,为铝蜂窝夹层板的抗冲击设计提供参考。