摘要：为提高蜂窝夹芯结构共面方向的承载性能,从仿生序构角度,提出一种组合型类蜂窝夹芯结构,并对其面内力学性能进行研究。首先,从深海鱼的骨骼结构中仿生设计出一种功能基元,并将该基元4个一组在空间组合成一个基本单元,再将此单元在水平和垂直方向上阵列得到一种四边形里嵌套八边形的组合型类蜂窝夹芯结构;然后,根据胞元理论将该结构进行简化,采用经典梁弯曲理论与胡克定律推导出其面内等效力学参数公式;采用压缩实验和数值模拟进行力学参数的对比验证,得到该结构面内等效弹性模量的实验值、仿真值与理论值之间的误差分别为13.68%和10.60%,验证了组合型类蜂窝夹芯结构面内等效力学参数的准确性。在相同等效密度下,将所设计的组合型类蜂窝夹芯结构和该课题组以前提出的“超轻多孔”类蜂窝夹芯结构进行等效力学性能对比实验,结果表明:所设计的组合型类蜂窝夹芯结构的面内等效弹性模量是类蜂窝夹芯结构的20倍左右,其刚度有显著提升,该研究成果为新型蜂窝结构创新设计提供了思路。

摘要：本文提出一种嵌入式共固化穿孔纤维增强阻尼复合材料板(Embedded Co-curing Perforated Fiber-reinforced Damping Composite Panel, ECPFDCP)结构。该结构在减小刚度损失、提高承载能力的同时,还提高了阻尼性能。建立了有限元模型和穿孔纤维增强阻尼薄膜的面内等效参数的理论模型,运用数值模拟分析方法验证了文中理论模型和方法的有效性。用验证的理论模型和方法分别研究了设计参数对ECPFDCP穿孔纤维增强阻尼薄膜面内力学性能的影响。结果表明:增大穿孔阻尼层厚度和阻尼层穿孔孔径,减小阻尼层穿孔孔距,均有利于增大剪切模量。文中的模型和方法对嵌入式共固化非连续阻尼复合材料结构的动力学性能理论研究具有重要的指导意义,为结构的设计与制造提供了参考。

摘要：为了研究胞元缺失对蜂窝结构面内力学行为的影响,建立了负泊松比蜂窝结构有限元模型,并验证了模型的可靠性。对缺失比例及缺陷类型对蜂窝结构的面内力学性能的影响进行了比较分析。通过分析含缺陷蜂窝结构在特定等效应变下的蜂窝结构变形模式、归一化塑性能量损耗以及它们在相同归一化初始动能条件下的抗冲击能力等,讨论了蜂窝结构对缺失比例和缺陷类型的敏感程度。结果表明,在低速(2 m/s)压缩情况下,胞元缺失比例和缺陷类型均对蜂窝结构的塑性能量损耗有显著影响。但随着压缩速度的增大,这种影响逐渐减弱。另外,胞元缺失对蜂窝结构的抗冲击性能也有影响。该文研究可为蜂窝材料的工程设计提供参考。

摘要：针刺工艺将平面内短纤维转移到面外,引入缺陷导致复合材料面内性能降低。本文通过分析叠层针刺工艺过程对预制体的作用,建立了可直接由针刺工艺参数确定的复合材料单胞模型,用于计算针刺复合材料面内刚度,模型预测结果与实验结果吻合较好。研究了针刺密度、针刺深度及针刺针迹分布对材料面内刚度的影响,结果表明:在相同针刺针迹分布下,增大针刺密度、针刺深度会导致复合材料面内刚度降低,且针刺深度的影响大于针刺密度;针刺针迹的随机分布会造成材料性能的离散,且由微观结构变异导致的材料性能离散随针刺深度、针刺密度的增加而增大。