蜂窝铝夹芯板低速冲击实验与数值模拟研究

发布时间：2020-05-26 03:20

【摘要】：蜂窝铝夹芯板具有重量轻、比刚度大和比强度高的特点,因此蜂窝铝夹芯板被广泛应用于航空航天、汽车制造和建筑行业,用于制造各种轻质结构的部件,在保证结构强度的条件下可以有效减轻结构的重量。本文通过低速冲击实验与数值模拟研究了冲击条件下蜂窝铝夹芯板力学性能。首先,通过对蜂窝铝夹芯板进行低速冲击实验,分析了半球形和平端冲头冲击下各种参数的变化对蜂窝铝夹芯板的极限承载力和吸能量的影响。结果表明在半球形冲头冲击条件下随着蜂窝孔径尺寸减小、面板厚度和蜂窝芯层厚度增加,夹芯板的极限承载力和吸能量随之增加,冲击速度对夹芯板的极限承载力的影响较大,而对吸能量影响较小;在平端冲头冲击条件下随着面板厚度的增加,夹芯板的极限承载力和吸能量有较大的增加,夹芯板的性能受冲击速度的影响较小。其次,通过数值模拟软件建立了蜂窝铝夹芯板的模型,根据半球形冲头条件下低速冲击实验中的参数对蜂窝铝夹芯板进行了模拟,从破坏形态和能量-时间曲线对实验结果和模拟结果进行了对比,验证所建立的模型具有较好适用性。最后,进行了更多参数变化的模拟研究,分析了高速冲击、冲击位置、蜂窝孔壁厚度、冲击角度等参数对蜂窝铝夹芯板吸能量的影响。结果表明与低速冲击相比,高速冲击条件下夹芯板整体吸能量及各部分的吸能量并没有明显变化,冲击位置、蜂窝孔壁厚度、冲击角度等参数条件变化对夹芯板整体吸能量及各部分的吸能量有较大影响。
【图文】：

第 1 章绪论1.1 引言随着科学技术的进步和制造业的迅速发展，人们开始系统的关注蜂窝材料并且深入了解其性能。从自然界中得到启发，人们生产制造出可满足各种需求的蜂窝材料。以蜂窝材料为芯层的蜂窝夹芯板最早出现在二战时期制造的轰炸机上。蜂窝夹芯板可以被用于制造各种轻质结构的部件，在保证结构强度的条件下可以有效减轻结构的重量，因此在上世纪 50 年蜂窝夹芯板逐渐大量的被应用于航空、航天、船舶制造、汽车制造和建筑等行业[1-3]。蜂窝夹芯板的面板通常采用金属、玻璃钢、硬塑料和复合材料等，，蜂窝芯层则可以采用泡沫塑料、波纹金属薄片、铝或不锈钢波片制成蜂窝芯层的蜂窝孔有多种形状，如正六边形、菱形、矩形[4,5]，其中正六边形的蜂窝具有强度高、制作方便、节约材料和结构效率高等优点，在应用中最为广泛。

蜂窝夹芯板,夹芯板,芯层,蜂窝材料

第 1 章绪论1.1 引言随着科学技术的进步和制造业的迅速发展，人们开始系统的关注蜂窝材料并且深入了解其性能。从自然界中得到启发，人们生产制造出可满足各种需求的蜂窝材料。以蜂窝材料为芯层的蜂窝夹芯板最早出现在二战时期制造的轰炸机上。蜂窝夹芯板可以被用于制造各种轻质结构的部件，在保证结构强度的条件下可以有效减轻结构的重量，因此在上世纪 50 年蜂窝夹芯板逐渐大量的被应用于航空、航天、船舶制造、汽车制造和建筑等行业[1-3]。蜂窝夹芯板的面板通常采用金属、玻璃钢、硬塑料和复合材料等，蜂窝芯层则可以采用泡沫塑料、波纹金属薄片、铝或不锈钢波片制成蜂窝芯层的蜂窝孔有多种形状，如正六边形、菱形、矩形[4,5]，其中正六边形的蜂窝具有强度高、制作方便、节约材料和结构效率高等优点，在应用中最为广泛。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB302

【参考文献】