形内自相似六边形蜂窝轴向吸能结构拓扑优化

作     者：成明 何彬 郭媛 CHENG Ming;HE Bin;GUO Yuan

作者机构：武汉科技大学机械自动化学院湖北武汉430081 湖北理工学院机电工程学院湖北黄石435003 

基　　金：水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室开放基金项目(项目编号:2017KJX04) 

出 版 物：《湖北理工学院学报》 (Journal of Hubei Polytechnic University)

年 卷 期：2020年第36卷第5期

页      码：5-9页

摘      要：通过建立多约束拓扑优化模型,对三维形内自相似六边形蜂窝结构进行拓扑优化,得到了兼具轴向吸能和承载特性的胞壁开孔类蜂窝结构。在拓扑优化的基础上,对蜂窝结构孔洞进行近似设计,得到分布均匀的圆形和方形孔洞蜂窝结构。研究结果表明,未经优化的形内自相似六边形结构压缩变形量小,平台应力和吸收能量较大,易出现应力峰值;优化后的蜂窝结构,峰值应力较低,分形维数有一定程度变化,压缩变形量明显,平台应力较小。蜂窝胞壁开孔设计虽然降低了蜂窝材料的比吸能,但实现了蜂窝结构的轻量化,降低了峰值应力,刚度和强度也得到了较好的满足,在低速冲击下兼具有轴向吸能和承载性,为蜂窝结构轻量化和新构型提供了理论指导。

主 题 词：三维形内自相似六边形蜂窝 拓扑优化 轴向冲击 吸能 承载 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.2095-4565.2020.05.002

馆 藏 号：203984680...