多层梯度铝蜂窝板冲击大变形力学行为研究

发布时间：2020-12-26 06:00

　　六边形蜂窝夹芯板是一种高强度、低密度、轻质的结构,并且它已经被证明具有极佳的抗冲击以及吸能特性,所以在很多领域都有广泛的用途。但是目前大量的研究主要集中在单层铝蜂窝夹芯板以及多层复合材料夹芯板,对多层多梯度铝蜂窝夹芯板的研究相对较少,这严重阻碍了其在航空航天、轨道交通以及汽车行业的应用,因此开展多层梯度铝蜂窝夹芯板的研究具有重要意义。本文对粘接的梯度蜂窝夹芯板进行了分别进行了准静态下的平压、冲击状态下的平冲以及落锤冲击下的实验和有限元模拟研究,研究发现:在准静态压缩过程中,梯度率越大的铝蜂窝夹芯板的屈曲载荷越小而且其分层密实化现象越明显,蜂窝芯的变形顺序为低密度优先变形直至密实化,层级之间的密实化应变差随芯层密度的增大而逐渐减小,并且在相同的压头下压位移下其能量吸收越少。在高速平冲状态下,梯度铝蜂窝夹芯板并非严格按照准静态过程中逐级变形直至密实化的,而是在冲击板的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,不同的梯度率的梯度蜂窝夹芯板的冲击载荷峰值与冲击端芯层的密度有关,冲击端芯层的密度越大,蜂窝夹芯板所能承受的冲击载荷峰值也就越高,同时经过实... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多孔材料举例[1]：（a）二维蜂窝（b）三维开孔泡沫（c）三维闭孔泡沫多孔材料普遍存在于自然界中，如动物和人体的骨骼、树木、花茎、蜜蜂居

天然多孔材料[4]：（a）软木塞（b）巴尔萨木（c）海绵状物（d）松质骨（e）珊瑚（f）乌贼骨（g）尾叶（h）植物茎秆

多层梯度铝蜂窝板冲击大变形力学行为研究2助于降低关节处的应力，从某种意义上来说，可以将骨头看作一种功能梯度蜂窝材料[4]。图1.2天然多孔材料[4]：（a）软木塞（b）巴尔萨木（c）海绵状物（d）松质骨（e）珊瑚（f）乌贼骨（g）尾叶（h）植物茎秆图1.3（a）股骨头（b）胫骨（c）腰椎骨[4]蜂窝材料最早起源于仿生学，因为它的孔穴截面与蜜蜂窝蜂巢截面相似而得名[5]。蜂窝材料的孔穴截面通常为六边形，也有三角形、矩形或菱形等形状，同泡沫材料一样，蜂窝材料的性能直接依赖于孔穴的形状、尺寸以及拓扑结构[6]。蜂窝材料在动态压缩载荷下，会表现出如图1.5所示的变形过程，首先是线弹性变形，变形结束后会出现一个峰值，称为初始峰应力，所对应的应变称为初始应变；接着蜂窝材料会进入塑性坍塌，经历较长的平台区大变形，而平台区的应力值称为动态峰应力；随着变形的进一步增大，最后使蜂窝材料被压实，力学性能接近于实体基体的力学性能，我们将密实开始时的应变称为密实化应变。另外，由于蜂窝材料密度较低，质量较轻，在航天航空、交通运输等行业有广泛的应用，最常见的蜂窝材料被应用于夹芯板结构[7-9]。


本文编号：2939172