层级蜂窝吸能特性及其应用
发布时间：2020-10-23 03:37
层级蜂窝是在传统六边形蜂窝基础上加入二级结构后形成的新的蜂窝结构。对这种新的蜂窝结构,本文进行了面内和面外吸能特性的研究。层级蜂窝在受到面内冲击时,其平均力和单位质量吸能差别较大。通过对比分析,我们得到了一种单位质量吸能特性远高于传统蜂窝的层级蜂窝结构。在对这种蜂窝结构进行面外冲击研究时,我们发现其平稳力远高于面内冲击时的平稳力,并且Triangular层级蜂窝的单位质量吸能为同厚度下传统六边形蜂窝的3倍。因此,将这种层级蜂窝结构轴向力学特性应用于汽车发动机盖中,用以提高对行人的保护性能。首先,运用有限元仿真软件Ls-dyna分析了三种不同层级结构蜂窝的面内吸能特性。其中,对边长比和层级对其单位质量吸能和平均力的影响进行了对比研究。从中得出了如下结论:Triangular层级蜂窝、Kagome层级蜂窝和Hexagonal层级蜂窝的单位质量吸能特性和平均力依次减小;当边长比r=1/5和层级N=1时,Triangular层级蜂窝(即,T层级蜂窝)为传统六边形蜂窝单位质量吸能的2倍。基于T层级蜂窝优异的面内吸能特性,我们研究了边长长度和厚度对T层级蜂窝面内吸能特性的影响。之后对T层级蜂窝轴向吸能特性进行了优化,在优化中,主要考虑了边长长度和边长厚度两个因素,目标为单位质量吸能特性最大,同时峰值力最小。根据最优解集曲线,当边长长度为20mm、厚度为0.426mm时的T层级蜂窝为最优解。最后,根据我国法规GB/T 24550-2009的要求,建立行人保护头锤模型;获取T层级蜂窝的等效力学响应关系;用实体模型代替结构复杂的层级蜂窝结构。对比新的夹层蜂窝发动机罩和原发动机罩仿真结果发现,在相同冲击条件下,新的发动机罩对行人的保护作用更好。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.833
【部分图文】：
各个工程领域得到了广泛地应用。随着科学技术的不断进步，人们的制造能力也??越来越强，尤其是最近几年兴起的３Ｄ打印技术，为研究更加复杂的蜂窝类结构??提供了技术支持。如图３．１所示为用３Ｄ打印技术打印的一个Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝??的实体模型［３４］。本章将在传统六边形蜂窝的基础上，用带有层级结构的边代替原??六边形蜂窝边长的方法，构造出结构复杂的层级蜂窝结构。对于层级蜂窝结构研??宄，我们将首先提出相关的评价指标，再通过有限元仿真加实验验证的方法来研??究其面内吸能特性，最后将层级蜂窝和传统蜂窝的仿真结果分别对比，结合评价??指标进行分析。??Ｍｋ?—舞…??图３．１利用３Ｄ打印技术制造的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝实体模型??３．２蜂窝材料的评价指标??通过阅读相关文献可知，对于蜂窝类材料的评价指标主要分为力学指标和能??量指标两大类。其中力学指标主要包括峰值力和平均力，能量指标主要包括总吸??能和单位质量的吸能。优质的蜂窝结构具有轻质、单位质量吸能大、平均力大，??稳定状态时力的波动区间小和峰值力小的特点。层级蜂窝作为蜂窝结构中的一类
各个工程领域得到了广泛地应用。随着科学技术的不断进步，人们的制造能力也??越来越强，尤其是最近几年兴起的３Ｄ打印技术，为研究更加复杂的蜂窝类结构??提供了技术支持。如图３．１所示为用３Ｄ打印技术打印的一个Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝??的实体模型［３４］。本章将在传统六边形蜂窝的基础上，用带有层级结构的边代替原??六边形蜂窝边长的方法，构造出结构复杂的层级蜂窝结构。对于层级蜂窝结构研??宄，我们将首先提出相关的评价指标，再通过有限元仿真加实验验证的方法来研??究其面内吸能特性，最后将层级蜂窝和传统蜂窝的仿真结果分别对比，结合评价??指标进行分析。??Ｍｋ?—舞…??图３．１利用３Ｄ打印技术制造的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝实体模型??３．２蜂窝材料的评价指标??通过阅读相关文献可知，对于蜂窝类材料的评价指标主要分为力学指标和能??量指标两大类。其中力学指标主要包括峰值力和平均力，能量指标主要包括总吸??能和单位质量的吸能。优质的蜂窝结构具有轻质、单位质量吸能大、平均力大，??稳定状态时力的波动区间小和峰值力小的特点。层级蜂窝作为蜂窝结构中的一类
通过拉伸成面的命令将层级蜂窝直接拉伸成面，从而节约了对层级蜂窝实??体抽取中面所耗费的时间。以ｒ＝ｌ／８，７Ｖ＝１的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝为例，其几何??建模过程如图３．４所示。??（ａ）?（ｈ）??图３．４层级蜂窝典型单元的几何模型??１７??
【参考文献】
本文编号：2852503
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.833
【部分图文】：
各个工程领域得到了广泛地应用。随着科学技术的不断进步，人们的制造能力也??越来越强，尤其是最近几年兴起的３Ｄ打印技术，为研究更加复杂的蜂窝类结构??提供了技术支持。如图３．１所示为用３Ｄ打印技术打印的一个Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝??的实体模型［３４］。本章将在传统六边形蜂窝的基础上，用带有层级结构的边代替原??六边形蜂窝边长的方法，构造出结构复杂的层级蜂窝结构。对于层级蜂窝结构研??宄，我们将首先提出相关的评价指标，再通过有限元仿真加实验验证的方法来研??究其面内吸能特性，最后将层级蜂窝和传统蜂窝的仿真结果分别对比，结合评价??指标进行分析。??Ｍｋ?—舞…??图３．１利用３Ｄ打印技术制造的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝实体模型??３．２蜂窝材料的评价指标??通过阅读相关文献可知，对于蜂窝类材料的评价指标主要分为力学指标和能??量指标两大类。其中力学指标主要包括峰值力和平均力，能量指标主要包括总吸??能和单位质量的吸能。优质的蜂窝结构具有轻质、单位质量吸能大、平均力大，??稳定状态时力的波动区间小和峰值力小的特点。层级蜂窝作为蜂窝结构中的一类
各个工程领域得到了广泛地应用。随着科学技术的不断进步，人们的制造能力也??越来越强，尤其是最近几年兴起的３Ｄ打印技术，为研究更加复杂的蜂窝类结构??提供了技术支持。如图３．１所示为用３Ｄ打印技术打印的一个Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝??的实体模型［３４］。本章将在传统六边形蜂窝的基础上，用带有层级结构的边代替原??六边形蜂窝边长的方法，构造出结构复杂的层级蜂窝结构。对于层级蜂窝结构研??宄，我们将首先提出相关的评价指标，再通过有限元仿真加实验验证的方法来研??究其面内吸能特性，最后将层级蜂窝和传统蜂窝的仿真结果分别对比，结合评价??指标进行分析。??Ｍｋ?—舞…??图３．１利用３Ｄ打印技术制造的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝实体模型??３．２蜂窝材料的评价指标??通过阅读相关文献可知，对于蜂窝类材料的评价指标主要分为力学指标和能??量指标两大类。其中力学指标主要包括峰值力和平均力，能量指标主要包括总吸??能和单位质量的吸能。优质的蜂窝结构具有轻质、单位质量吸能大、平均力大，??稳定状态时力的波动区间小和峰值力小的特点。层级蜂窝作为蜂窝结构中的一类
通过拉伸成面的命令将层级蜂窝直接拉伸成面，从而节约了对层级蜂窝实??体抽取中面所耗费的时间。以ｒ＝ｌ／８，７Ｖ＝１的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ层级蜂窝为例，其几何??建模过程如图３．４所示。??（ａ）?（ｈ）??图３．４层级蜂窝典型单元的几何模型??１７??
【参考文献】
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4 任丽丽;蜂窝夹层板的抗撞性优化设计[D];湖南大学;2012年
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本文编号：2852503
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