點焊鈦合金蜂窩芯平壓性能模擬研究*

王 琦,童國權(quán),李曉青,陳 峰,馬振武,楊欽鑫

（1.南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，南京 210016；2,中航工業(yè)貴州飛機(jī)有限責(zé)任公司，安順 561000）

蜂窩板也稱作蜂窩夾芯板或蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板，是由上下兩層很薄的高強度面板和中間一層厚而質(zhì)輕的蜂窩芯經(jīng)過膠接或焊接而成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

一般情況下，中間蜂窩芯層的高度會比面板的厚度高幾倍至幾十倍，因此，蜂窩夾層板具有相對較低的密度[1]。金屬蜂窩板的制作材料主要有碳鋼、鋁、高溫合金、鈦合金等。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，鈦合金的低密度，高比強度，耐腐蝕和耐熱等優(yōu)良特性，使其在航空領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛[2]。蜂窩板的特殊結(jié)構(gòu)形式結(jié)合鈦合金的優(yōu)良特性，使鈦合金蜂窩板的性能得到進(jìn)一步的發(fā)揮，與其他材料制作的蜂窩板相比，鈦合金蜂窩板具有不可比擬的優(yōu)勢。

圖1 蜂窩板結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of honeycomb panel

目前，國內(nèi)外對蜂窩板的研究主要集中在理論分析和力學(xué)性能試驗等方面。Gibson和Ashby[3]等最早采用梁模型對蜂窩結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮過程進(jìn)行了研究，總結(jié)靜態(tài)壓縮過程中蜂窩結(jié)構(gòu)的變形模式和失穩(wěn)及破壞現(xiàn)象。Kobayshsi等[4]采用不同的加載速度對蜂窩板進(jìn)行平壓試驗，發(fā)現(xiàn)平壓極限強度隨著加載速度的增大而增大。Kyriakids[5]從試驗和數(shù)值模擬的角度研究了鋁蜂窩在單向受壓過程中的宏觀變形和塑性失穩(wěn)，得到與試驗現(xiàn)象較為符合的模擬結(jié)果。楊宇[6]利用釬焊法制備了高溫合金蜂窩板，并從理論、試驗和有限元3個方面對蜂窩板的側(cè)壓和彎曲力學(xué)性能進(jìn)行了研究分析。……