梯度蜂窝面外动态压缩力学行为与吸能特性研究
基于湿度影响的蜂窝纸板动态压缩能量吸收图
基于湿度影响的蜂窝纸板动态压缩能量吸收图
徐烁;王志伟
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2012(031)023
【摘要】基于三种不同厚跨比的蜂窝纸板在不同湿度条件下的动态压缩应力-应变曲线,构建含相对湿度、蜂窝纸板厚跨比等信息的能量吸收图,结果表明:随着相对湿度的增大,蜂窝纸板最佳能量吸收点向左下方偏移,其单位体积吸收能量的能力减弱.并将该能量吸收图应用于一项工程实例,指导包装设计.
【总页数】4页(P203-206)
【作者】徐烁;王志伟
【作者单位】暨南大学包装工程研究所,珠海519070;暨南大学广东普通高校产品包装与物流重点实验室,珠海519070;暨南大学包装工程研究所,珠海519070;暨南大学广东普通高校产品包装与物流重点实验室,珠海519070
【正文语种】中文
【中图分类】TB484.1;TB485.1
【相关文献】
1.养护湿度对橡胶水泥砂浆动态压缩破坏特征及能量耗散的影响 [J], 杨荣周;徐颖;陈佩圆
2.基于湿度影响的蜂窝纸板静态压缩能量吸收图 [J], 王军;卢立新;王军
3.预压缩对蜂窝纸板能量吸收的影响 [J], 崔艳;陈丽
4.能量吸收图法在蜂窝纸板中的应用 [J], 宋卫生
5.相对湿度对蜂窝纸板静态压缩特性影响的试验研究 [J], 张志昆
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蜂窝管吸能装置吸能特性研究
客车安全技术与车身结构41蜂窝管吸能装置吸能特性研究边鹏，申福林(长安大学汽车学院。
陕西西安710064)[摘要]在对蜂窝管吸能装置进行结构设计和分析的基础上，利用CATIA建立了碰撞台车和该吸能装置的几何模型，转换成stp格式导入Hypermesh建立其有限元模型。
通过对影响蜂窝管吸能特性的壁厚、材料和诱导变形因素的碰撞仿真分析，结果表明材料为Q235A、壁厚为o．6 ITII TI和0．8 ITlrfl的吸能装置吸能效果较好；添加诱导槽可以明显减小碰撞峰值力。
可见该装置在商用车辆特别足客车上具有较好的应用前景。
[关键词]车辆吸能装置；蜂窝管；诱导槽；平均压溃载荷；碰撞仿真0引言近年来随着中国公路运输事业的发展，客车运行速度不断提高，一旦发生碰撞，不仅造成车身结构损坏，更重要的是造成司乘人员伤亡。
因此，如何提高客车在碰撞事故中的安全性是一个不可忽视的问题，而研究碰撞缓冲吸能装置则是解决问题的重要途径之一。
良好的缓冲吸能装置要求碰撞动能尽可能不可逆的转化为变形能。
所以，设计吸能装置时选材上应首先考虑薄壁金属构件，依靠这些构件在受到撞击时发生塑性变形吸收能量，并产生一定的压溃行程，吸收车辆动能降低碰撞加速度。
由于薄壁构件的碰撞吸能与壁厚、材料及预变形等因素相关，因此，本文将从这几个方面分析蜂窝管缓冲吸能装置的吸能特性，以求寻找一种较好的结构方案。
1蜂窝管缓冲吸能装置所研究的蜂窝管缓冲吸能装置主要由前弧形板、蜂窝状吸能管、吸能片、上下盖板和后安装板等部分组成，如图1所示。
该装置内部设有两排蜂窝状吸能管，相邻吸能管之间有锯齿状的吸能片，蜂窝管薄壁构件不仅具有良好的吸能效果，而且在压缩过程中还对吸能片有一定的稳定作用。
整个吸能装置，通过安装支架与车身底架或车架纵梁焊接或者螺栓连接，并可以根据客车前后部安装空间的大小设计成单排或多排蜂窝管吸能结构，能在不改变整车结构和造型风格的前提下安装使用，通用性较好。
蜂窝结构的压缩性能研究
蜂窝结构的压缩性能研究蜂窝结构是一种由许多六边形或其他多边形构成的空心结构，常见于工程领域中的材料和结构设计。
蜂窝结构具有轻质、高强度、刚性好等特点，因此在航空航天、汽车制造和建筑领域得到了广泛的应用。
本文旨在探究蜂窝结构的压缩性能，并提出有效的改进方案。
一、蜂窝结构的力学性能蜂窝结构的力学性能主要表现为承载能力和能量吸收能力。
承载能力是指结构在压缩负荷下的稳定性和强度，而能量吸收能力则是指结构在受到冲击或挤压时能够吸收和耗散能量的能力。
1. 承载能力蜂窝结构由一系列蜂窝单元构成，每个蜂窝单元相互连接形成整体结构。
蜂窝单元的形状和尺寸对结构的承载能力有着重要影响。
一般来说，蜂窝单元的边长越小、壁厚越大，则结构的强度越高。
此外，采用高强度的材料或增加蜂窝结构的层数也可以提高结构的承载能力。
2. 能量吸收能力蜂窝结构的能量吸收能力是通过结构中的屈曲、变形和破坏来实现的。
蜂窝结构具有多边形单元之间的连接关系，这种连接方式使得结构在受到外力时能够发生塑性变形，并吸收能量。
因此，蜂窝结构通常具有较好的能量吸收能力和抗冲击性能。
二、蜂窝结构的改进方案尽管蜂窝结构具有优秀的力学性能，但仍然存在一些问题，如承载能力不足、稳定性差等。
为了提高蜂窝结构的性能，可以采用以下改进方案：1. 材料优化选择高强度、低密度的材料是提高蜂窝结构性能的关键。
例如，采用高强度铝合金材料替代传统的钢材，可以在不增加重量的情况下提高结构的强度和稳定性。
2. 结构设计优化在蜂窝结构的设计中，需要考虑单元形状、尺寸和连接方式等因素。
合理设计蜂窝单元的形状和尺寸，以及优化连接方式，可以提高结构的承载能力和能量吸收能力。
3. 多层结构设计通过增加蜂窝结构的层数，可以进一步提高结构的强度和稳定性。
多层结构可以增加结构的抗压性能，适用于一些对高强度和刚性要求较高的应用场景。
三、应用前景与展望蜂窝结构由于其轻质、高强度和良好的能量吸收能力，在各个领域都有广阔的应用前景。
金属蜂窝材料的面内冲击响应和能量吸收特性
文 章编 号 ｉ １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ５ － ２ １ ４ ３ — ０ ５
金属 蜂 窝 材 料 的面 内冲 击 响应 和 能 量 吸 收 特 性
张 新春 ， 载 荷 下 ， 不 同 微 拓 扑 结 构 胞 元 以 及 组 合 Ｋａ ｇ ｏ ｍｅ 蜂 窝 材 料 的 动 力 响 应 及 变 形 规律 ， 并 比较 了
它 们 的能量 吸 收性 能 。然 而 ， 除 了相 对 密 度 和 胞 元 微
对 蜂 窝材料 变形 模 式 、 平 台应 力和 比 能量 吸 收 能 力 的
击 方 向亦 是影 响多 胞材 料 面 内冲击力 学性 能 的重 要 因
不 变的前提 下 ， 试件 沿 ｙ 方 向 冲击 时表 现 为更 高的 平 台应 力和 更 强 的 能 量 吸 收 能 力 。 随 着 冲 击 速 度 的 增
素Ｉ 。冲击加 载方 式 的改 变所 引起 材 料 中丰 富 的 动 力 学演化 特 性还有 待 于进一 步 澄清 。
文 献标 识码 ： Ａ
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ ． ２ ０ １ ３ ． １ ５ ． ０ ０ ３
２ 计 算 模 型
２ ． １ 有 限 元 模 型
１ 引 言
作 为一 种轻质 的 、 性 能优 异 的结 构 与 功 能 一 体 化
（ １ ． 华 北 电力 大学 机械 工程 系 ， 河北 保定 ０ ７ １ ０ ０ ３ ； ２ ． 北京 交通 大学 力 学 系 ， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ； ３ ． 河 北大 学 建 筑工程 学 院 ， 河北 保 定 ０ ７ １ ０ ０ ２ ）
基于旋转三角形模型的负泊松比蜂窝材料面内动态压溃行为数值模拟
基于旋转三角形模型的负泊松比蜂窝材料面内动态压溃行为数值模拟卢子兴;武文博【摘要】为提升蜂窝材料的动态力学性能,在旋转三角形变形构型基础上,针对不同旋转角建立了对应的蜂窝结构模型.利用这些蜂窝模型通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了不同旋转角的蜂窝在冲击载荷作用下的面内动态压溃行为;同时考虑冲击速度的影响,研究了旋转角和冲击速度对其变形模式以及平台应力的影响规律,并对比分析了旋转三角形蜂窝的吸能特性.结果表明:旋转三角形蜂窝的变形过程一般可分为旋转变形和坍塌变形两个阶段,其应力-应变曲线具有“两段式应力平台”特征,且表现出明显的动态拉胀效应;当旋转角增大或冲击速度提高到某个临界值后,其应力-应变曲线只具有一个平台段,动态拉胀效应逐渐减弱;在不同冲击速度下,通过与相对密度相同的正六边形蜂窝相比较,旋转三角形蜂窝具有更好的能量吸收能力.%On the basis of rotating triangle model,the different honeycomb models for different rotating angles are presented to improve the dynamic mechanical properties of honeycomb material.Numerical simulations by software ANSYS/LS-DYNA were conducted to explore the in-plane dynamic crushing behavior of the rotating triangle honeycombs at different impact velocities.The effects of rotating angles and impact velocities on deformation modes and the plateau stress are investigated,and the energy absorption characteristics of rotating triangle honeycombs are discussed.The results show that the deformation process of rotating triangle honeycombs is divided into two phases,and the nominal stress-strain curve has two plateau regions.The rotating trianglehoneycombs have certain dynamic auxetic characteristics.When the rotating angle or the impact velocity reaches to a critical value,the nominal stress-strain curve has only one plateau region.At different impact velocities,the rotating triangle honeycombs have better energy absorption capacity compared to the hexagonal honeycombs.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】8页(P153-160)【关键词】蜂窝材料;拉胀蜂窝;动态压溃;旋转三角形模型;负泊松比;有限元【作者】卢子兴;武文博【作者单位】北京航空航天大学固体力学研究所,北京 100083;北京航空航天大学固体力学研究所,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】O347.30 引言负泊松比多孔材料是一种典型的拉胀材料，因其具有优异的抗剪切性能、抗压痕性和更高的能量吸收性能以及同向曲率特性等[1]，故在航空航天[2]、汽车工业[3]、人体防护等领域有着广泛的应用前景。
蜂窝铝变形吸能研究姚莉军
蜂窝铝变形吸能研究姚莉军发布时间：2021-08-10T09:11:45.549Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者：姚莉军[导读] 蜂窝铝作为一种重要的减震吸能结构，被广泛应用于各种吸能装置中，采用有限元法对其吸能能力影响因素进行仿真分析研究，对于一定质量条件约束下提高蜂窝铝吸能能力设计具有重要意义。
通过仿真分析研究发现蜂窝铝吸能能力主要由塑性坍塌阶段平台应力决定，且低速冲击时吸能能力与冲击速度关系不大，异面压缩的吸能能力远高于共面压缩的吸能能力。
姚莉军中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 064000摘要：蜂窝铝作为一种重要的减震吸能结构，被广泛应用于各种吸能装置中，采用有限元法对其吸能能力影响因素进行仿真分析研究，对于一定质量条件约束下提高蜂窝铝吸能能力设计具有重要意义。
通过仿真分析研究发现蜂窝铝吸能能力主要由塑性坍塌阶段平台应力决定，且低速冲击时吸能能力与冲击速度关系不大，异面压缩的吸能能力远高于共面压缩的吸能能力。
关键词：蜂窝铝；有限元法；吸能能力1 蜂窝铝壳单元有限元模型蜂窝铝是一种蜂窝状结构，采用铝合金作为基体材料，其相对质量轻、比强度高、能够起到良好的吸能减震作用，已经在各种形式的能量吸收装置中被广泛应用。
本文对比研究蜂窝铝的共面压缩和异面压缩行为，借助有限元仿真方法分析影响蜂窝铝压缩时候能量吸收能力的因素。
本文按照图1.1所示定义所研究蜂窝铝结构的方向：沿孔穴轴向为T方向，在垂直于T的平面内，与竖直边平行的方向为L方向，垂直于竖直边的方向为W 方向。
T方向称为异面方向，L和W方向称为共面方向，l为斜边长，h为直边长，为拓展角，t为孔壁厚度，b为窝孔深度。
图1.1 蜂窝铝结构对于蜂窝铝的仿真研究采用HYPERMESH前处理软件建立合理的有限元模型，采用LS-DYNA求解器对有限元模型进行后处理计算求解，模拟蜂窝铝在三个方向受到冲击的行为，对其在受到冲击压缩过程中的平台应力变化和吸能情况进行分析研究。
梯度蜂窝力学行为及其多目标优化设计
梯度蜂窝力学行为及其多目标优化设计
陈碧敏;黄小娣
【期刊名称】《机械强度》
【年(卷),期】2024(46)1
【摘要】梯度蜂窝因具有优异的力学性能及耐撞性受到了广泛的关注。
以蜂窝的耐撞性指标为优化目标,在梯度蜂窝的设计空间内,直接采用多目标优化算法确定梯度蜂窝每层的具体参数。
采用多目标优化设计方法将会得到多组最优的蜂窝梯度参数,这些参数形成一个解集,根据蜂窝不同的应用场景,可以选取合适的梯度参数。
以正六边形蜂窝为研究对象,将均质蜂窝分成4层进行梯度优化设计。
将NSGA⁃Ⅱ算法推荐的梯度蜂窝与均质蜂窝进行对比研究,结果表明,梯度蜂窝可以在小幅提高总吸能(EEA)与比吸能(SSEA)的同时大幅改善初始峰值力(PPCF),最大的改善程度达到7851%,证明了采用这种方法进行梯度设计的优势。
【总页数】8页(P107-114)
【作者】陈碧敏;黄小娣
【作者单位】广东理工学院智能制造学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH14
【相关文献】
1.梯度变化对密度梯度蜂窝材料力学性能的影响
2.梯度铝蜂窝夹芯板的力学行为
3.基于轻量化与强度的短纤维复合材料蜂窝三明治板结构多目标优化设计
4.梯度蜂
窝加筋板的弯曲变形及优化设计5.基于梯度密度的非均质蜂窝结构面外压缩性能及优化设计
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蜂窝铝面内动态压缩性能和吸能特性比较
Yang Jialun, Hu Jun (School of Civil Engineering, Anhui Jianzhu University, Hefei 230601, China)
Abstract: Taking the hexagonal honeycomb material member as the research object and using LS-DYNA finite element simulation analysis, the deformation mechanism and energy absorption characteristics of honeycomb structures under different impact velocities and different impact directions are discussed.The results show that under the condition of medium-low speed, the whole deformation in the X2 direction is mainly complex and disordered by plastic bending and stacking, and the deformation mode is relatively stable in the X1 direction.At high-speed, both deformations are mainly manifested by inertial effects. Regarding the comparison of energy absorption, at the same speed, the energy absorption characteristic in the X2 direction is superior to the X1 direction, At different speeds, energy absorption in any direction will increase with speed. Key words: hexagonal honeycomb; different impact directions; deformation mode; energy absorption characteristics
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摘 要 蜂窝材料具有优异的抗冲击吸能特性 ． 为进一步提高蜂窝材料的比吸能与压缩力效率， 提出了一种 几何参数或材料参数沿厚度方向梯度渐变的蜂窝材料模型 ， 并针对六边形蜂窝构型 研 究 了 胞 元 壁 厚 和 屈 服 强 度 梯 度变化的蜂窝材料在面外动态压缩载荷下的力学行为与吸能特性 ． 研究结果表 明 ， 通过调控梯度变化的指数， 胞元 壁厚或母体材料屈服强度的梯度设计 均 可 有 效 降 低 初 始 峰 值 应 力 ， 并使蜂窝材料的比吸能和压缩力效率同时增 大． 研究结果可为蜂窝材料的防撞性优化设计提供新的思路 ． 关键词 蜂窝材料 ， 梯度指数 ， 比吸能 ， 压缩力效率
表 １ 四种蜂窝材料的相对密度计算公式 Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｆ ｏ ｒ ｍ ｕ ｌ ａ ｓ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ ｆ ｏ ｕ ｒ ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｙ ｏ ｆ ｈ ｏ ｎ ｅ ｃ ｏ ｍ ｂ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｙ 六边形蜂窝 三角形蜂窝 Ｋ ａ ｏ ｍ ｅ蜂窝 四边形蜂窝 ｇ
２ ７］ ： 缩力效率可由下式计算 ［
Ｆｍ σ ｍ （ ） Ｃ Ｌ Ｅ＝ ×１ ０ ０％＝ ×１ ０ ０％ ６ Ｆｐ σ ｐ 式中σ Ｆｍ 和 Ｆｐ 分别为平台载 荷 ｐ 为初始峰值应力 ， 和初始峰值载荷 ．
２ 蜂窝材料面外动态压缩的数值建模
加载条件与边界条件 ２． １ 几何模型 、 蜂窝 材 料 具 有 多 种 构 型 ， 为了确定具有最优吸 能特性的均匀蜂窝材料 ， 本文选取了四种常见构型 ： 六 边 形 、 三 角 形 、Ｋ ａ ｏ ｍ ｅ 和 四 边 形 ．采 用 ｇ ／ Ｂ ＡＱＵ Ｓ Ｅ ｘ ｌ ｉ ｃ ｉ ｔ对均 匀 蜂 窝 材 料 进 行 非 线 性 动 Ａ ｐ 态显示分析 ， 四种蜂 窝 材 料 的 有 限 元 模 型 如 图 １ 所 示． 胞元 四种蜂窝材料的 厚 度 均 为 ｂ＝２ ４． ９ ６ ｍｍ， 珋＝０． 相 对 密 度ρ 则胞元壁厚可 边长ｌ ＝５ ｍｍ， ０ ３ ８， 根据表 １ 中各种蜂 窝 材 料 的 相 对 密 度 公 式 得 到 ． 六 边形 、 三角形 、 ａ ｏ ｍ ｅ和四 边 形 蜂 窝 材 料 的 有 限 元 Ｋ ｇ 模型分别具有 １ ０×１ １、 １ ０×１ ０、 ９×５ 和 １ ０×１ ０ 个胞 元． 模型中 蜂 窝 材 料 置 于 上 下 两 刚 性 板 之 间 ． 加载 时， 上刚性板以一定的速度沿面外方向向下压缩 ， 下
［ ３］
／ 外准静态和动态压缩实验 ， 发现冲击速度达到 ２ ７ ｍ 其他许多学者 ４％ 左 右 ． ｓ时动态平台 应 力 增 加 了 ７ ］ ２ ０ ２ １ － ， 目前对 也通过实验发 现 了 动 态 应 力 增 强 现 象 ［
１ ２， １ ３］ ， 封闭气体压 该现象 的 解 释 包 括 应 惯 性 效 应 ［ ４， １ ５］ ６， １ ７］ １ １ ，冲 击 波 效 应 ［ 和母体材料变率效 强［ ２ １， ２ ２］ 这些面外载荷 下 的 研 究 都 是 针 对 均 匀 蜂 窝 应［ ．
Ｆ δ （ ） １ σ＝ ， ε＝ Ａ δ ０ 其中 Ｆ 为接触反力 ， Ａ 为蜂窝材料的横截面面积 ， δ
为压 缩 位 移 ， 蜂窝材料 δ ０ 为 蜂 窝 材 料 的 初 始 厚 度． 的平台应力定义为 ： １ ） （ ） ｄ ２ σ σ（ ε ε ｍ ＝ ε ε Ｄ － ｙ ε ｙ 式中ε 可由下式求 ε Ｄ 为 密 实 化 应 变， ｙ 为 屈 服 应 变， ［ ］ ２ ５ ： 得
在面外压缩载荷作用 ．
下， 蜂窝材料应力 －应变曲线上长的应力平台使其成
１］ 然而 ， 为一种理想的吸能材料 ［ 蜂窝材料在压缩过 ．
程中 ， 尤其是在冲击载荷作用下 ， 在达到应力平台之 前， 总是先出现一个 数 倍 于 平 台 应 力 的 初 始 应 力 峰 因 此， ． 降低在面外冲击载 荷 作 用 下 的 初 始 应 力 峰 值 ， 提高 值， 这对于蜂窝 材 料 的 能 量 吸 收 是 不 利 的
第３ ６卷 第２期 ０ １ ５年４月 ２
固 体 力 学 学 报 ＣＨ Ｉ Ｎ Ｅ Ｓ Ｅ Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｓ Ｏ Ｌ Ｉ Ｄ ＭＥ ＣＨＡＮ Ｉ Ｃ Ｓ
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ６Ｎ ｏ ． ２ ｒ ｉ ｌ ２ ０ １ ５ Ａ ｐ
梯度蜂窝面外动态压缩力学行为与吸能特性研究
＊ 樊喜刚１ 尹西岳１ 陶 勇２ 陈明继３＊ 方岱宁２
δ
∫
０
ｄ Ｆ（ δ） δ
（ ） ４
珋 ρ
／ ） （ ８ ｔ ３ ３ ｌ 槡
／ ２ ３ ｔ ｌ 槡
／ ｔ ｌ ３ 槡
／ ｔ ｌ ２
比吸能 （ 指的是单 位质量材 料所吸收的能量， Ｅ Ａ） Ｓ
２ ６］ ： 可表示为 ［
２． ２ 蜂窝母体材料本构关系模型 由于金属材料具有一定的率敏感性 ， 因此 ， 为了 考虑冲击载荷下母 体 材 料 的 率 效 应 ， 计算中采用了
， 收能力具有重 要 意 义 ． 总吸能（ ｎ ｅ ｒ Ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｇ ｙ ｐ 、 以 比吸能 （ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｅ ｒ Ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｓ Ｅ Ａ） Ｅ Ａ） Ｓ ｅ ｇ ｙ ｐ ｐ ， 及压缩力效率 （ 这三个 ｒ ａ ｓ ｈ Ｌ ｏ ａ ｄ Ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ Ｃ Ｌ Ｅ） Ｃ ｙ 指标被广泛用来评 价 结 构 的 能 量 吸 收 能 力 ． 总吸能 （ 表示整块 材 料 变 形 到 当 前 状 态 δ 所 吸 收 冲 击 Ａ） Ｅ 能量的总 和 ， 它 的 大 小 等 于 载 荷 －位 移 曲 线 下 的 面 积， 可由下式计算 ： Ａ（ Ｅ δ）＝
２ ８］ 两刚性板与蜂窝材料之间采用 Ｔ 刚性板固定 ［ ． ｉ ｅ
１ 吸能特性评价指标
一般 来 说 ， 蜂窝材料在面外压缩载荷作用下的
１］ ： 初始表现 出 一 个 应力 －应变曲线可分为三个阶段 ［
线弹性区 ， 后面接着一个应力近乎恒定的平台区 ， 最 后进入一个应力陡 然 升 高 区 ． 蜂窝材料面外压缩的 名义应力 、 应变分别为 ：
ｄ 式中 Ｅ 为 母 体 材 料 的 杨 氏 模 量 ， Ｅ σ ｔ 为 割 线 模 量， ｙ
－１ 和 Ｐ＝４． 从 图 中 可 以 看 出， 有限元计算 ＝６ ５ ０ ０ｓ 并 且， 与实 验 获 得 的 应 力 －应 变 曲 线 符 合 较 好 ． 由有
［ ８， ９］
通过有限元和理 论 方 法 研 究 了 母 体 材 料 屈 服
１ １ ０ １ ０ １ ４ １ ８ 收到第 １ 稿 ， ０ １ ５ ３ ３ 收到修改稿 ． ２ ＊ ２ － － － － ： ： ８ ２ ５ ４ ５ ６ ６ １ ｅ ｌ ０ １ ０ ａ ｉ ｌ ｍ ｃ ｈ ｅ ｎ ８ １＠ｇ ｍ ａ ｉ ｌ ． ｃ ｏ ｍ． ＊ 通讯作者 ． ＊ Ｅ－ｍ － Ｔ ｊ
ε Ｄ
∫
ｄ １ ） （ ） ｄ σ（ ε ε ３ ＝０ ）０ ｄ ε ＝ ε σ（ ε ε Ｄ 吸能特性评价指标对于研究蜂窝材料的能量吸
［∫
ε
］
连接 ． 为了避免胞壁在压缩过程中互相穿透 ， 对整个 蜂窝材料 采 用 了 Ｓ 计算中选用了 ｃ ｅ ｌ ｆ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ约 束． － 并通过 收 敛 性 分 析 最 终 确 定 采 用 网 格 ４ Ｒ 壳单元 ， Ｓ 大小为 ０． ６ｍｍ．
２ ８］ ： 率相关的双线性本构关系 ［
Ｅ Ａ（ δ） （ ） ＝ ５ Ｓ Ｅ Ａ（ δ） Ｍ 式中 Ｍ 表示质 量 ． 的 值 越 大， 比吸能（ 结构吸 Ｅ Ａ） Ｓ 表示的是平台应力 能能力越强 ． 压缩力效率（ Ｌ Ｅ） Ｃ
与初始峰值应力的比值 ， 反映了载荷 －位移曲线的均 越大 ， 匀程度 ． 压缩力效率 （ 意味着在承受相同 Ｌ Ｅ） Ｃ 水平的瞬时大载荷后 ， 材料能更有效地吸收能量 ． 压
第 ２ 期 樊喜刚等 ： 梯度蜂窝面外动态压缩力学行为与吸能特性研究
·１ ５· １
形、 三角形 、 ａ ｏ ｍ ｅ与四边 形 四 种 金 属 蜂 窝 的 吸 能 Ｋ ｇ 特性 ； 并基于比吸能最佳的六边形蜂窝构型 ， 研究不 同梯度指数下蜂窝材料的吸能特性 ． 结果表明 ， 通过 适当调控梯度指数 ， 胞元壁厚或母体材料屈服强度 的梯度变化均可实 现 降 低 初 始 峰 值 应 力 ， 并使蜂窝 材料的比吸能和压缩力效率同时增大的目的 ．
香蕉皮横截面结构的基础上提出了胞元壁厚梯度变 化的六边形蜂窝材 料 ， 并研究了其在面内低速冲击 下的动力学 特 性 ． Ａ ｄ ａ ｒ ｉ等 ｊ
［ ７］
研究了胞元壁厚线性
变化的六边形和泰森多边形蜂窝材料在低速和高速 面内冲击载荷下的 变 形 模 式 和 能 量 吸 收 特 性 ． Ｓ ｈ ｅ ｎ 等
阶梯变化的六边形蜂窝材料在面内冲击载荷下的变 形模式和能量吸收 特 性 ． 对于蜂窝材料在面外冲击 载荷下的 研 究 ， ｏ ｌ ｄ ｓ ｍ ｉ ｔ ｈ和 Ｓ ａ ｃ ｋ ｍ ａ ｎ报道了用圆 Ｇ 形抛射物对蜂窝进 行 面 外 冲 击 的 实 验 ， 发现动态下
［０］ 的平台 应 力 比 准 静 态 下 的 增 加 了 ２ ５ ． ０ ０％ １ Ｗｕ － ［ １ １］ 和Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ 对不同母体材 料 和 边 长 的 蜂 窝 进 行 了 面
烄 Ｅ ε σ＝烅 ｄ σ ｙ ｄ Ｅ － σ ｔ ε ｙ＋ Ｅ 烆
（ ） σ ε＞ （ ）（ Ｅ）
ｄ ｙ
σ ｙ ε≤ Ｅ
ｄ
（ ） ７
·１ １ ６·
固体力学学报 ２ ０ １ ５ 年第 ３ ６卷
图 １ 四种蜂窝材料的有限元模型 Ｆ ｉ ． １ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ｆ ｏ ｕ ｒ ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｈ ｏ ｎ ｅ ｃ ｏ ｍ ｂ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｇ ｙ