沖擊荷載下類蜂窩結構的動態壓縮特性研究

陳旺龍，胡 俊

(安徽建筑大學 土木工程學院，安徽 合肥 230601)

蜂窩材料是新型金屬仿生材料，因具有質量輕、造價低、強度高、吸能特性好等優勢被廣泛應用于交通運輸、航空航天和汽車等領域[1]。目前，國內外廣泛開展關于孔隙結構、類蜂窩結構等方面的研究。例如，歐陽昊等[2]利用LS-DYNA有限元軟件研究了雙壁厚蜂窩鋁在沖擊荷載作用下的面內變形模式與能量吸收；張新春等[3-4]采用有限元模擬研究了組合蜂窩材料的面內沖擊性能、六韌帶手性蜂窩結構的面內沖擊動力學特性；李響等[5]研究了類蜂窩結構的面內沖擊性能，發現六邊形類蜂窩結構更加穩定可靠。

通常，規則排列的有序孔隙結構被統稱為蜂窩結構，單個胞元形狀為菱形，故定義為菱形蜂窩結構。常見的菱形蜂窩結構多為行列規則排列，為了解不同排列方式對菱形蜂窩結構力學性能的影響，本文將3個菱形胞元以新的排列方式組成新的胞元，并將此胞元組成的結構定義為類蜂窩結構。此外，以菱形類蜂窩結構與菱形蜂窩結構模型作為研究對象，分別研究了不同沖擊荷載下的菱形類蜂窩結構和菱形蜂窩結構的動態壓縮與吸能特性，并根據實驗數據得出對比結論。

1 類蜂窩計算模型

1.1 類蜂窩模型胞元結構

蜂窩結構胞元的邊長l=2.7 mm、厚度t=0.04 mm、菱形蜂窩夾角θ=60°。菱形類蜂窩模型尺寸為100×75 mm,菱形蜂窩模型尺寸為98×73 mm。將3個菱形結構胞元通過排列組合得到整個菱形類蜂窩模型。

1.2 類蜂窩結構計算模型

蜂窩結構有限元計算模型如圖1所示。……