摘要：蜂窝夹芯板是一种多用于航天器的特殊结构,采用光滑粒子流体动力学算法(SPH)对蜂窝夹芯板进行超高速碰撞研究时主要存在2个问题:蜂窝芯的几何建模过程复杂;蜂窝芯层非常薄,为保证仿真精度采用相等的粒子间距必然生成超过计算容忍的粒子数量.结合参数化程序设计语言(APDL)、用户界面设计语言(UIDL)进行结构建模,编制了AP-DL生成蜂窝芯的程序,采用UIDL将该程序集成到ANSYS交互式界面中,能够方便快捷的生成任意尺度的正六边形蜂窝芯.针对此方法得到的模型,采用SPH单元与壳单元相结合的方法,其中蜂窝芯采用壳单元,入射体、蜂窝夹芯板的前、后面板采用SPH单元,对蜂窝夹芯板进行了超高速碰撞仿真研究.仿真结果与相关试验进行了对比,仿真得到的后板破口尺寸与试验比较接近,证实了该方法适用于蜂窝夹芯板的超高速仿真.

摘要：梯度分层铝合金蜂窝板是一种有效的吸能结构,本工作在梯度铝蜂窝结构的基础上根据梯度率的概念,通过改变蜂窝芯层的胞壁长度,设计了4种质量相同、梯度率不同的铝蜂窝夹芯结构。通过准静态压缩实验,并结合非线性有限元模拟准静态及冲击态下梯度铝蜂窝夹芯结构的变形情况及其力学性能,分析对比了相同质量下梯度铝蜂窝夹芯结构在准静态下的变形模式以及冲击载荷下分层均质蜂窝结构和不同梯度率的分层梯度蜂窝结构的动态响应和能量吸收特性。结果表明:在准静态压缩过程中,铝蜂窝梯度夹芯板的变形具有明显的局部化特征,蜂窝芯的变形为低密度优先变形直至密实,层级之间的密实化应变差随芯层密度的增大而逐渐减小;在高速冲击下,梯度蜂窝板并非严格按照准静态过程中逐级变形直至密实,而是在锤头冲击惯性及芯层密度的相互作用下整体发生的线弹性变形、弹性屈曲、塑性坍塌及密实化;另外,在本工作所设计的梯度率中,当梯度率为γ_(1)=0.0276时,梯度蜂窝夹芯板的吸能性达到最好,相较于同等质量下的均质蜂窝夹芯板,能量吸收提高了10.63%。

摘要：为了研究蜂窝夹芯板梁受压塌陷的原因, 建立了圆柱形胞元蜂窝夹芯胞元壳的轴向受压理论分析模型, 推导了圆柱形胞元蜂窝夹芯板梁临界压应力的计算公式, 提出了一种全新的迭代优化设计方法, 给出了一套较完整的分析设计理论。通过用3D有限元数值模拟技术, 对铝质圆柱形蜂窝胞元壳进行模拟, 结果与公式的计算值吻合较好。该研究对进一步完善蜂窝夹芯板梁理论提供依据。

摘要：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。

摘要：为了研究蜂窝夹芯板在破片高速冲击下的防护性能,利用ABAQUS有限元软件对球型弹丸高速冲击夹芯板进行了数值仿真,研究了面板厚度、芯层高度、胞元壁厚和尺寸对抗冲击性能的影响,得到了不同几何参数的夹层结构其弹道极限速度和吸能情况.结果表明:与低速冲击情况不同,高速冲击下夹芯板损伤更为局部化,各部分的吸能贡献也有所改变,面板厚度对夹芯板抗冲击性能的影响比芯层的影响更为显著.最后以比吸能为主要指标得到了在高速冲击下能量效率更高的夹芯板设计尺寸.

摘要：论文以蜂窝夹芯板为研究对象,对其在重复冲击载荷作用下的动态响应进行数值模拟,并与重复冲击试验结果进行对比,验证数值仿真模型的准确性。在此基础之上,建立了正梯度、负梯度及零梯度蜂窝夹芯板重复冲击的数值仿真模型,研究芯层梯度对蜂窝夹芯板变形模式、加卸载过程及能量吸收特性的影响。结果表明,芯层梯度会影响蜂窝夹芯板各部分的能量分配,进而影响面板及芯层的变形模式,导致各面板最终挠度出现一定的差异,且上述影响会随着冲击次数的增加不断累积。该研究可以为船舶碰撞防护轻量化和安全性设计提供一定的参考。

摘要：对含低速冲击损伤的蜂窝夹芯板试件进行了拉伸试验，用Ｘ光技术、热揭层技术和外观检测等对拉伸破坏过程进行了研究，分析了剩余拉伸强度与冲击能量的关系。结果表明：拉伸过程中，四种破坏形式同时存在且相互作用；冲击损伤严重影响了蜂窝夹芯板的抗拉能力。

摘要：为确定蜂窝夹芯板贯穿孔损伤能修与不能修理的理论界限(即修理容限上限),提出了一种基于参数化建模与遗传算法搜索的修理容限上限确定方法。首先采用ABAQUS有限元软件创建蜂窝夹芯板贯穿孔损伤修理分析模型,其中使用Hashin失效准则分析复合材料面板的损伤起始与扩展,并在修理铺层与母板间设置了cohesive内聚力单元,以预测修理结构的强度。同时开展了无损伤、含穿透损伤、修理板的对比压缩试验,验证有限元模拟结果的准确性。在此基础上,采用Python编程语言对结构修理模型进行参数化建模,并与基于NSGA-II遗传算法的modeFRONTIER优化软件进行集成,快速搜索出优化修理方案,再采用二分法最终确定蜂窝夹芯板贯穿孔损伤的修理容限上限。结果表明:蜂窝夹芯板修理分析模型的预测结果与试验值吻合较好,证明了建模方法的准确性;参数化建模结合遗传算法的方法能够快速确定蜂窝夹芯板贯穿孔损伤的修理容限上限,可大幅度减少计算工作量。

摘要：蜂窝夹芯板在飞行器、高速列车等领域有广泛的用途,对其开展振动分析具有明确的科学价值及工程意义.为区别于诸简支等传统约束边界,提出了弹性约束边界下蜂窝夹芯板结构的自由振动特性分析方法.具体来说,首先通过将蜂窝夹芯层等效为各向异性板,将夹芯板问题转变为三层板结构.进一步地,将板结构的位移场函数由改进的二维Fourier级数表示,并基于能量原理的Rayleigh-Ritz法得到结构的固有频率和固有振型,理论预测结果与数值模拟分析吻合较好.提出的理论模型可用于系统讨论约束边界对蜂窝夹芯结构自由振动特性的影响,为此类结构的约束方案设计提供理论依据.

摘要：为了研究复合材料蜂窝夹芯板在鸟弹高速冲击下的抗冲击性能,以及蜂窝夹芯材料在机械结构轻量化设计上的运用。通过有限元仿真软件LS-DYNA建立了模拟明胶鸟弹冲击含玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料面板、等效化NOMEX芳纶纸蜂窝芯的仿真模型。研究了芳纶纸和铝合金两种蜂窝材料、蜂窝芯胞元壁厚、复合材料面板和铝合金两种面板材料对蜂窝夹芯板的抗冲击性能影响。结果表明组件中蜂窝芯厚度和面板厚度对复合材料蜂窝夹芯结构抗冲击性能都有较大影响。同等结构参数下,铝蜂窝、铝面板对抗鸟弹高速冲击性能更好。等质量不同厚度时,复合材料面板和芳纶纸蜂窝抗冲击性能更好,更适合用于机械结构的轻量化设计。