金属蜂窝夹层结构弯曲性能分析
四边简支条件下正交各向异性蜂窝夹层板的固有特性分析
了深 入 细致 的讨 论 ， 而 筛 选 出 了夹层 板 固 有频 率 的 进 主要 影 响参数 。该研 究 结果 对蜂 窝 夹层 板 的结构 设计
Ｃｏ ｎａ ｕ ａ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎ ｌ ｓｓｏ ｅ ｔ ｎ ｕ ａ ｒ ｈｏ ｒ ｐ ｃ ｎ ｔ ｒ ｌｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ａ ａ ｙ ｉ ｆｒ ｃ ａ ｇ ｌ ｒ ｏ ｔ ｔ ｏ ｉ ｈ ｎｅ ｃ ｍ ｂ ｓ ｎ ｏ ｙｏ ａ ｄｗｉ ｈ ｐａ ｅ ｓ ｗｉｈ ａ ｌｅ ｇ ｓ ｓｍ ｐ ｙ ｓ ｐｏ ｔ ｄ ｃ ｎ ｌ ｔ ｌ ｄ ｅ ｉ ｌ ｕｐ ｒ ｅ ＷＡＮＧ ｈ ｎ — ｈ ｎ ， Ｓ ｅ ｇｃ ｕ ，ＤＥＮＧ ａ — ｉ ｎ ，Ｓ Ｚｈ ｏ ｘ ａ ｇ ＨＥＮ ｉｄ ｎ ，ＷＡＮＧ Ｐａ ，Ｃ Ｗｅ— ｏ ｇ ｎ ＡＯ ｏ — ｉ ｎ Ｙ ｕ ｑａ ｇ
（ ｈ ｔ ｅＫ ｙＬｂｒｔｒ ｏ ｃａｉａ Ｔａｓ ｓｉ ， ｈ ｎｑｎ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎｑｎ ０ ００ ｈｎ ； Ｔ ｅＳａ ｅ ａｏａｏ ｆ ｔ ｙ Ｍｅｈｎ ｌ ｒｎｍｉ ｏ Ｃ ｏｇｉｇＵ ｉｅ ｔ Ｃ ｏｇｉｇ ０ ３ ，Ｃ ｉａ ｃ ｓｎ ｓｙ ４
２ ｈ ｉｔｒ Ａ ａ ｅ ｙＫ ｙＬ ｂｒｔ ｙｏ ｐｃａ Ｐ ｗ ｒ ｕｐｙ ｈｎｑｎ ｏ ｍ ｎｃｔ ｎＣｌ ｇ ，Ｃ ｏ ｇｉｇ ０ ０ ５ Ｃ ｉ ） ．Ｔ ｅＭｌａ ｃｄｍ ｅ ａｏａｏ ｆ ｅｉ ｏ ｅ ｐｌ，Ｃ ｏ ｇｉｇＣ ｍ ｕ ｉ ｉ ｏ ｅｅ ｈｎ ｑ ０ ３ ， ｈｎ ｉｙ ｒ Ｓ ｌ Ｓ ａｏ ｌ ｎ４ ａ
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大直径蜂窝型空腹夹层板楼盖动力特性分析
Value Engineering0引言混凝土蜂窝型空腹夹层板楼盖是一种新颖的空腹夹层板类型，可适用于大跨度综合场馆楼面，通常楼板跨度超过35m 时，在跨中空腹夹层板的下肋梁包裹U 型钢板可避免楼板裂缝问题[1-2]。
楼板作为体育场馆的楼面使用，不可避免的会遭遇动荷载的干挠，比如在楼板移动的人群，作用于结构上的机械装置等，这些均会对结构产生激励作用，结构的静平衡会在惯性力作用下产生加速度和位移，导致结构的解也是处于一种不确定的复杂状态。
本文研究对象为一个拟建的圆形平面三层体育馆，结构方案采用U 型钢-混组合蜂窝型空腹夹层板盒式结构，利用子空间迭代法[3]对单层楼盖的动力特性进行了分析和研究。
1项目概况拟建工程位于抗震烈度为7度（0.10g ），场地类别Ⅱ类。
建筑方案为大直径为39.26m 圆形平面。
结构方案采用蜂窝型钢混组合空腹夹层板（详图1）形式，圆形外周均匀布置密柱，截面700×700（mm ），共36根，圆周处边梁400×1600（mm ）。
空腹夹层板蜂窝型网格边长2m ，楼盖厚度1500mm ，平面图粗线以内网格的下肋梁外包U 型钢板，控制裂缝（详图2）。
2空腹夹层板自振下的动力特性2.1模型建立midas gen 软件建立单层楼盖有限元模型，楼盖构件尺寸设置如下（单位均mm ）：上肋梁为350×300；表层薄板120；剪力键截面Y 字型；下肋梁350×350，外裹12厚U 型钢板用栓钉固定于下肋侧面和底面。
构件截面图详图3。
将柱子的底端和顶端约束X ，Y ，Z 向的平动自由度，释放转角的自由度。
前处理中将质量转化为X ，Y ，Z 方向的荷载，荷载组合为重力代表值为1.0DL +0.5LL 的组合形式，结构体系的频率求解采用子空间迭代法进行，误差控制在0.001。
（图4）———————————————————————作者简介:杨彦辉（1985-），男，河南漯河人，硕士，工程师，研究方向为大跨度空间结构。
第3章、夹层结构
第3章、夹层结构诞生起因：减重，保温。
生产方式：手工，机械。
1、夹层性质：泡沫塑料夹层蜂窝玻璃布夹芯玻钢、玻纹板2、夹层结构六边形，矩形，加强带六边形§3-1、蜂窝夹层结构§3-1-1、原材料蒙皮，易成异型布、纸、箔芯材易拉伸，成网状粘接剂：环氧，不饱和聚酯蒙皮，芯材浸胶，胶接酚醛，有机硅DAP树脂聚醋酸乙烯酯蜂窝夹芯制造聚乙烯醇缩丁醛胶环氧树脂§3-1-2、蜂窝夹芯制造低密度：纸、布（玻璃，棉）芯材分类高密度：钢材，合金钢塑性胶接芯的制造模压手工涂胶胶接拉伸机械涂胶§3-1-2-1、手工涂胶胶条纸板如同丝网印花的丝网涂胶如同印彩色釉连接如此间隔叠层达到厚度，固化、切割、手拉开§3-1-2-2、机械涂胶印胶法：同墙、地砖机械印花法类同，把底面再印一次胶。
§3-1-2-3、金属蜂窝胶接拉伸法工艺流程：金属箔 表面处理 胶液涂刷 干燥 打通气孔化学除油 化学粗化 水洗干燥 剪裁、定位、叠合加压固化蜂窝 拉伸§3-1、泡沫塑料夹层§3-2-1、基本性能质量轻，绝热，隔音，均匀传递外力。
§3-2-2、泡沫塑料夹芯种类与工艺§3-2-2-1、种类1、生产的树脂基体分聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚氨酯，聚乙烯，脲甲醛，酚醛，环氧，有机硅，聚丙烯，氯化或磺化聚乙烯，聚碳酸酯，聚四氟乙烯。
2、泡沫塑料硬度压缩变形：60~70℃ 洗涤剂 3~5min 磷酸钠硅酸钠液体皂3、密度§3-2-2-2、发泡方法1、物理发泡压入气体发泡低沸点液体蒸发发泡2、机械混入“固化”气泡3、化学发泡内部化学反应发泡§3-2-2-3、聚氨酯泡沫塑料制备工艺聚醚或聚酯树脂异氰酸酯化学反应水助剂1、聚醚氧化烯烃+ 多元醇聚醚+ H2O —C—C———OH —C—C—O—O —C—OH O—C—C—O—2、聚酯二元酸+ 多元醇聚酯O O —C —OH O OHO —C —R —C —OH R HO ——R —C —O —C — —C —OH3、异氰酸酯甲苯二异氰酸酯64 CH 32 C —N —O2,6，对称稳定性，形成开孔泡。
蜂窝板技术标准及要求
技术文件技术部份:（不仅限于下列内容）(1)深化图纸：根据提供的图纸，进行排版图设计并针对本工程特点细化连接节点、盒式蜂窝板的节点处理、所供蜂窝板加工图、蜂窝板自身附件和所要求的支撑节点要求图。
(2)加工生产：蜂窝板的生产能力、加工工艺、质量控制、检验标准及方法、产品包装整体说明（须含板件编号、打包编号、分区索引等）等。
（3）供货服务：全过程供货流程、全过程供货方案、供货计划特殊环节的应急措施、现场服务方案。
（4）用于本工程产品性能资料：正面板、背面板、面漆、背面漆、蜂窝芯、粘合剂的详细生产厂商、技术性能及有效的检测报告，以及符合本次招标要求的蜂窝板的力学性能、抗冻融性能、防火性能等有效的检测报告。
（5）样品一套，不小于400×600mm的盒式蜂窝铝板组合样板，样品上需标明投标人名称。
样品上均需注明投标单位名称，并加盖单位公章。
（6）以往类似工程的产品合格证明、产品批次质量合格证明等相关证明材料。
（7）本工程所需的材料清单、板件编号、板件索引图、单元索引图、分区索引图等，并提供其中任一板件的CAD或word格式打印图样一张。
（8）提供本工程所需的蜂窝板的整体及局部的受力及变形计算。
（9）技术文件附件（投标方视需要自行编写），包括：a、投标人完成项目所独有的有利条件和优势的说明。
b、投标人提出的技术创新及对业主的合理化建议。
（10）投标人认为有必要提供的其他有关材料分值构成及计算方法A、技术标评分标准和权重(1)深化图纸：排版合理，下料图纸表达清晰，便于加工，节点设计外观及受力合理，提供的优化节点设计合理可行，得4分。
(2)加工生产：生产能力能够满足工程要求、加工工艺达到本工程材料的技术要求、有完善的质量控制、检验标准及方法、产品包装整体说明清晰，便于验收及分区安装要求，得7分。
（3）供货服务：全过程供货流程清晰全面、供货全过程方案切实可行、特殊环节的应急措施可行有效、现场服务方案周到，能有效保证工程实施，得8分。
蜂窝夹层结构镶嵌件剪切失效模式分析
薄 面板 和软 夹芯 组成 ， 递集 中载 荷 的能 力 较差 ， 传 但
由于夹层 结 构 与其他 设备 连 接及 其本 身 之 间连 接 的
载荷 作用 下 的镶 嵌件 结构 示 意如 图 １ 示 。 所
、
需要 ， 递集 中载荷 又是 不可 避免 的 ， 传 这就 需 要对 夹 层 结构 连接 部位 进 行合 理设 计 。最 常用 的方 式 是 采
２ 模 型 简 介
镶 嵌 件 材 料 为 铝 合 金 ７ ０ ．６ 其 直 径 为 Ａ ４Ｔ ，
１ ｍｍ， 充胶 为 环 氧泡 沫 胶 ， 匀分 布在 镶 嵌 件 周 ８ 填 均
Ｔｏｖｌ 等试 验 研 究 了镶 嵌 件 引 起 的应 变集 中 Ｊ ｓｕａｓ ｉ 。 林 有 材 与何 玉梅 通过 试验 分析 了镶 嵌件 对 玻 璃钢 蜂
增大镶嵌件周 围的面板 厚度 与增大镶嵌件直径 来降低 面板 中的应力。蜂 窝夹层板有 粘接缺 陷时 ， 则面板 没有达 到其压 缩强度
时就 可 能发 生 皱褶 失 稳 。
关键词 ：镶嵌 件 ；剪切 载荷 ；失效模式 ；有 限元 分析
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｂ ３ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ９ （０ １ ０ ０ ２ ０ ０ ３— ９ ９ ２ １ ）４— ０ ０— ４
Ｆ ／ ＲＰ ＣＭ ２ １ ； ０ １
２１ ０ １年 第 ４期
玻 璃 钢 ／复 合 材 料
２ １
０ １ ｍ。蜂 窝 夹 芯 为 Ｌ ２ －．４５ 高度 为 １ｍｍ， ．ｍ Ｆ ＹＯ ０ －， ５ 等效 为正 交 各 向 异 性 材 料 ， 等效 方 法 见 文 献 ［ １ 。 １ ］ 表 １列 出 了上 述所 有材 料 的力学 性能 参数 。
复合材料蜂窝夹层结构在飞机中的应用
复合材料蜂窝夹层结构在飞机中的应用摘要：飞机结构设计的基本原则是在满足强度要求的情况下使结构尽可能轻，这一要求必然导致需利用稳定的薄蒙皮承受拉伸载荷和压缩载荷，以及剪切、扭转、弯曲载荷的耦合作用。
传统的飞机结构设计中使用了纵向加强件和增稳桁条、翼肋和隔框等结构加强蒙皮，这样不可避免会带来结构增重问题。
提高结构比刚度的有效结构形式之一是夹层结构，复合材料夹层结构具有重量轻、强度刚度好，耐热、吸声隔音、抗冲击、耐疲劳等特点，已被广泛应用于航空航天中。
关键词：复合材料；蜂窝夹层；飞机；结构设计蜂窝夹层结构复合材料是50年代末发展起来的一种轻质、高强、各向异性的复合材料。
蜂窝夹层结构的密度小,可以明显的减轻结构重量;它的导热系数低,可以作为绝热和保温构件使用;它的比强度和比刚度高,可根据特殊的要求进行各向异性设计与制造。
因此长期以来备受航空、航天等领域的关注,尤其在航空工业中,蜂窝夹层结构复合材料己成功的大量应用于飞机的主、次承力结构件,如机翼、机身、尾翼和雷达罩等部位。
由于飞机飞行的环境条件比较苛刻,要求飞机用材料不仅有足够的强度、抗冲击性和刚度,而且还需良好的耐疲劳性、阻燃性、减重及抗腐蚀等许多特殊要求。
为了使飞机能正常进行飞行,在对所选用的材料性能进行全面的分析后,还需探索清楚构件性能与成型工艺之间的规律,这是材料应用的重要环节。
一、蜂窝夹芯结构的特点1、发挥复合效应的优越性。
夹层结构复合材料是由各组分材料经过复合工艺形成的,但它并不是由几种材料简单的复合,而是按复合效应形成新的性能,这种复合效应是夹层结构复合材料仅有的。
例如当夹芯板承受弯曲载荷时,上蒙皮被拉伸,下蒙皮被压缩,芯子传递剪切力。
从力学角度分析,它与工字梁很相似,面板相当于工字梁的翼缘,芯材相当于工字梁的腹板。
不同的是芯材与面板不是同一材料,芯材是分散的,而不是集中在狭腹板上。
由于轻质夹芯的高度比面板高出几倍,剖面的惯性距随之四次方增大,且面板有夹芯支持不易失稳。
飞机铝蜂窝复合材料的典型缺陷检测
飞机铝蜂窝复合材料的典型缺陷检测摘要：蜂窝夹层结构复合材料在使用方面具有很好的性能，其具有比较好的强度，同时，抗冲击性能很好，在使用方面能够进行很好的设计，本文为有效检出飞机铝蜂窝复合材料的缺陷位置及缺陷大小,评估缺陷损伤程度,运用激光错位散斑检测方法对有无缺陷及缺陷位置进行了检测,并采用声阻检测方法对缺陷大小进行了评估.关键词:复合材料缺陷;激光错位散斑检测;声阻检测一、铝蜂窝夹层结构铝蜂窝芯材只要利用铝箔来实现不同方式的胶接，然后通过拉伸形成不同规格的蜂窝，芯材的性能和铝箔的厚度以及孔格的大小有直接关系，铝蜂窝芯材能够和不同蒙皮材料进行复合，这样就形成了铝蜂窝夹层结构复合材料。
铝蜂窝夹层结构复合材料具有加高的力学性能，而且，在制造成本方面比较低。
但是，铝蜂窝夹层结构复合材料在一些特定的环境中比较容易受到腐蚀，在受到冲击以后，铝蜂窝芯材会出现永久变形的情况，会导致蜂窝芯材和蒙皮发生分离的问题，导致材料的性能降低。
一些研究人员对胶接工艺对铝蜂窝夹层结构复合材料的影响进行了研究，主要从胶接剂的筛选、表面处理方法和固化工艺方面进行了论述，使用流动性比较好的胶膜，在表面处理方面采用磷酸阳极化处理方式，同时，在夹层结构方面通过对剪切强度进行对比，能够实现最佳的固化工艺。
铝蜂窝夹层结构在粘结成型方面大面积批量生产面临着非常大的问题，在固化过程中，可以对铝蜂窝夹层结构复合材料进行真空袋加压，这样铝蜂窝夹层结构复合材料的性能更好。
对铝蜂窝芯在压缩荷载作用下的荷载位移曲线特征进行研究，同时对在静态下的压缩荷载作用下的铝蜂窝变形特征进行掌握，可以从三个方向对铝蜂窝进行准静态压缩，由于材料的不同，会导致蜂窝芯出现不断的致密化，可以将不同方向的荷载位移曲线分为弹性区域、平缓区域和加速加强区域。
在轴向压缩过程中，试样在荷载最大值位置会出现失稳的情况，在失稳情况下，位移曲线会出现一些小的峰，这个过程铝蜂窝芯出现了逐步折叠失稳的情况。
夹层设计
夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的芯子胶接而成。
一般面板采用强度和刚度比较高的材料，芯子采用密度比较小的材料，如蜂窝芯、泡沫芯和波纹板芯等（如图10.4.1所示）。
夹层结构具有质量轻、弯曲刚度与强度大、抗失稳能力强、耐疲劳、吸音和隔热等优点，因此在飞行器结构上得到了广泛应用。
对结构高度大的翼面结构，蒙皮壁板（尤其是上翼面壁板）采用蜂窝夹层结构取代加筋板，能明显减轻质量；对于结构高度小的翼面结构，如操纵面，采用全高度夹层结构代替梁肋式结构，能带来明显的减重效果。
以复合材料层合板为面板的夹层结构，由于材料的相容性，目前普遍采用Nomex 蜂窝芯子。
图10.4.1 蜂窝夹层结构示图10.4.1 夹层结构的破坏模式与设计准则（1）夹层结构破坏模式夹层结构各种破坏模式如表10.4.1所示。
实际上，结构破坏时几种破坏模式可能同时存在。
此外，夹层结构对低能量冲击和湿热环境敏感，且修补较困难。
设计时，要对各种可能破坏模式进行强度计算，还要进行防潮密封等设计。
（2）夹层结构设计准则夹层结构设计，必须使其在设计载荷作用下满足强度和刚度要求，即:1) 在设计载荷下，面板的面内应力应小于材料强度，或在设计载荷下，面板应变小于设计许用应变。
对于复合材料面板：设计外加载荷=设计载荷。
其中， n 是安全系数，是考虑附加湿热影响的载荷放大系数，。
2) 芯子应有足够的厚度（高度）及刚度，以保证在“设计外加载荷”下，夹层板不发生总体失稳、剪切破坏以及过大的挠度，并保证不发生胶接面剪切破坏。
3) 芯子应有足够的弹性模量和平压强度，以及足够的芯子与面板平拉强度，以保证在“设计外加载荷”下，面板不发生起皱失稳。
4) 面板应足够厚，蜂窝芯格尺寸应合理，以防止在“设计外加载荷”下发生芯格壁失稳及面板发生格间塌陷（即格内面板失稳）。
5) 应尽量避免夹层结构承受垂直于面板的平拉或平压局部集中载荷，以防止局部芯子压塌或镶嵌件拉脱。
当集中载荷不可避免时，应采取措施，将载荷分散到其他承力构件上去。
复合材料夹层结构分析课件
复合材料夹层结构分析
18
表1 几种常用板材重量刚性比较
板材种类
厚度(mm)
铝蜂窝夹层板 20
铝板
12.5
钢板
8.75
弯曲刚度 N(m^2/m)
重量(kg)
1.15 x 10^6 6.3 1.15 x 10^6 33.8 1.15 x 10^6 68.7
表2 铝蜂窝板抗风压力能力
比刚度
10.8 5.3 1.0
• 2)具有良好的吸声,隔声,隔热性能
• 3)具有大的屈曲临界载荷
• 4)对湿热环境敏感,设计时要防潮密封
• 5)面板对低能冲击敏感
• 6)修补困难
复合材料夹层结构分析
17
2 夹层材料
面板
选择面板时，主要考虑的是材料的刚度和强度，
• 可选择铝、不锈钢、玻璃钢、天然石材、防火 板装饰板、喷塑金属板,复合材料等，以满足不同 的使用要求。
30
聚氯乙烯PVC泡沫
• 聚氯乙烯PVC泡沫是一种闭孔泡沫。严格的讲，它实际上 是PVC和聚氨酯混合物，但常常都简单的说成PVC泡沫。
• PVC泡沫具有综合的静力和动力性能，不易受潮。使用温 度在-240℃－＋80℃，并且能够耐多种化学物质腐蚀。
• 尽管PVC泡沫是可燃材料，但是阻燃类型的PVC泡沫可以 在具有防火严格要求的结构中，例如列车。
• 在夹层结构中，使用低密度夹心材料增加层合板 的厚度，从而达到提高材料刚度的目的。
• 这样在重量增加很少的前提下，大幅度的提高结 构的刚度。
复合材料夹层结构分析
12
一 夹层结构的原理
• 在弯曲荷载下，
•
面层材料主要承担拉应力和压应力，
•
芯材主要承担剪切应力，
特殊材料检测项目及标准参考(1)
4
90°剥离强度
胶粘剂 90°剥离强度测定方法 （金属金属）
GJB 446-1988
5
高强度胶粘剂 剥离强度
高强度胶粘剂剥离强度的测定 浮辊 法
GB/T 7122-1996
1
胶粘剂
胶粘剂 180°剥离强度试验方法 （挠性 材料对刚性材料） GB/T 2790-1995 6 180°剥离强度
硫化橡胶与金属粘接 180°剥离试验 GB/T 15254-1994
增强材料 纱线试验方法第 3 部分： 玻 璃纤维断裂强力和断裂伸长的测定 GB/T 7690.3-2001
2
断裂强力和断 裂伸长 增强材料 机织物试验方法第 5 部分： 玻璃纤维拉伸断裂强力和断裂伸长的 测定
GB/T 7689.5-2001
碳素材料碳、氢、氮含量测定方法 3 碳、氢、氮 QJ 2781A-2004
11
粘度
胶黏剂黏度的测定单圆筒旋转黏度计 法 GB/T 2794-2013
1
胶粘剂
12
不挥发物含量
胶粘剂不挥发物含量的测定 GB/T 2793-1995
2
橡胶
1
拉伸应力应变 性能
硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变 性能的测定 GB/T 528-2009
2
邵尔硬度
硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验 方法 第 1 部分：邵氏硬度计法（邵尔 硬度）GB/T 531.1-2008
热分析方法通则 1 热分析 JY/T 014-1996
2 9 固体材料
成分分析
微束分析 能谱法定量分析 GB/T 17359-2012
只测 B5～U92
固体材料高温热扩散率试验方法激光 脉冲法 3 高温热扩散率 GJB 1201.1-1991
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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 金属蜂窝夹层结构弯曲性能分析 作者：杨宇 来源：《科技视界》2015年第26期
【摘 要】本文通过力学实验和有限元模拟方法研究了金属蜂窝夹层结构的静态力学性能。通过三点弯曲试验分析了不同结构参数下的破坏模式；通过有限元方法模拟了不同面板厚度、不同焊接角度的蜂窝夹层结构的弯曲性能。
【关键词】蜂窝夹层结构；弯曲；有限元 【Abstract】This paper aimed to study the superalloy honeycomb sandwich structures. The out-planethree-point bending behavior are investigated by experimental method and FEM. The failure mode are obtained by experiments； The finite element method is used to analyze the impacts of the panel thickness and welding angle on the mechanical properties.
【Key words】Honeycomb sandwich structure；Three-point bending；Finite element simulation
0 前言 蜂窝夹层结构具有比强度高、比刚度大等优点，因而在卫星、飞机、轮船、汽车、桥梁建造等领域被广泛的应用并不断快速增长。由于蜂窝夹心结构的复杂性和设计的多样性，在研究其力学性能时一开始就对其进行比较系统详尽的分析存在较大的困难。出于计算效率的原因，在分析蜂窝夹芯结构人们更倾向于将其等效成为板或是壳模型，而并非去考虑其真实的微观结构。目前人们对蜂窝夹芯等效参数的确定大多都是基于Gibson和ashby[1]的研究工作。富明慧，尹久仁[2]和王颖坚[3]在Gibson和Ashby的基础上分别考虑了蜂窝壁板的伸缩变形的影响和蜂窝壁弯矩的作用，对Gibson公式作了适当的修正。Chang和Ebcioglu[4]以及Kelsey[5]等在对六边形蜂窝格子的有效地横向剪切模量进行了开创性的工作，后人[6-10]又对六边形和其他二维的多孔结构的有效弹性常数的研究大量的研究工作。
1 金属蜂窝夹层结构的三点弯曲试验 蜂窝夹层结构在承受三点弯曲载荷时，结构的上面板和下面板分别承受拉伸和压缩载荷作用，而蜂窝芯子主要承受的是剪切载荷，并且在压头附近的局部区域承受平压载荷作用。图1给出了蜂窝夹芯结构在弯曲载荷作用下的破坏过程，在弯曲在载荷作用下，由于面板相对于芯子厚度较大，所以在整个加载过程中，面板没有出现致命性的破坏模式。结构主要有芯子屈曲破坏、芯子分层破坏以及芯子剪切破坏等几种破坏模式。加载过程中蜂窝芯子首先出现屈曲变龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 形（如图1（a）所示）紧接着在压头附近出现屈曲破坏以及面板的皱曲、芯子屈曲（如图1（b）所示）或是芯子的剪切破坏（如图1（c）所示）直至结构达到整体失效。
（a）面板厚度0.12mm （b）面板厚度1.0mm 通过测试不同面板厚度的蜂窝夹层结构的弯曲性能，我们发现面板厚度不同，结构的破坏模式也不尽形同。对比破坏形态图2可知，当面板厚度较薄时，由于蜂窝芯子的约束作用，上面的薄板较容易受压屈曲，发生屈曲破坏，因而导致最终的整体破坏，当面板厚度较大时，上面板虽然也受压缩载荷的作用，但是由于厚度较大，不易发生屈曲破坏，因此结构最终破坏模式主要以芯子破坏为主。
2 金属蜂窝夹层结构的弯曲性能数值模拟 2.1 计算模型 有限元模型： 应用ABAQUS有限元软件，采用ABAQUS自带的金属延性损伤模型对蜂窝夹层结构的侧压力学性能进行数值模拟。本文中的所使用的蜂窝夹层结构的数值模型如图3所示。
2.2 面板厚度对弯曲性能的影响 2.2.1 破坏形态 本小节探究了不同面板厚度对结构弯曲力学性能的影响，模拟计算了0.12mm、0.24mm、0.50mm和1.0mm四种不同面板厚度的的弯曲响应。图4列出不同面板厚度的结构破坏形态，可以看出随着面板厚度的增加，面板屈曲现象会逐渐减弱乃至最后消失，并且面板厚度越薄越易屈曲，这与图2所示的试验结果一致。
2.2.2 载荷位移曲线 不同面板厚度的载荷-位移模拟结果如图5和表1所示。随着面板厚度的增加，结构的承载能力也随之增加。面板厚度较大时，其对弯曲最大载荷随厚度的变化较平缓，在面板厚度较小时，面板厚度对最大载荷的影响较为突出，这主要是因为，当面板厚度较小时，加载过程中面板非常容易出现局部屈曲的破坏模式，根据Allen[11]模型可知面板是承受弯曲载荷的主要结构，因而面板的屈曲会显著地影响结构的承载能力，而面板厚度较大时，则不会出现局部破坏的现象，所以在面板厚度达到一定之以后，极限载荷变化相对平缓。
2.3 焊接角度对弯曲性能的影响 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2.3.1 破坏形态 本小节探究了不同焊接角度对结构弯曲力学性能的影响，模拟计算了90、80、70和60四种焊接角度的的弯曲响应。图6列出不同焊接角度结构的破坏形态。由图6可以看出，由于倾斜的芯子在受力时会容易对面板产生压缩效应，所以有一定倾斜角度的结构上面板会更容易发生屈曲，与垂直焊接最大不同的是，有一定倾斜角的结构是在上面板处破坏。
2.3.2 载荷位移曲线 不同焊接角度的载荷-位移模拟结果如图7和表2所示，可以看出焊接角度对弯曲性能在线弹性阶段的影响并不是非常明显，则主要是因为在弯曲载荷的作用下，芯子结构主要起到一个支架的作用，本身并不承受太大的载荷，因而在改变芯子结构的时候只要不改变芯子的有效高度，结构的承载能力并不会受较大影响。对比发现不同的焊接角度对结构的弯曲强度有一定影响，焊接角度为70 度时结构承载能力最弱。
3 结论 3.1 通过力学性能测试，得到了夹芯结构在弯曲载荷下的破坏形貌、不同面板厚度的结构的破坏模式的差异以及几种主要破坏模式（包括面板局部屈曲破坏、塑性变形、芯子屈曲破坏、芯子分层破坏以及芯子剪切破坏）；
3.2 通过数值模拟分析可知：随着面板厚度的增加结构承载能力加强，且承载能力随厚度非线性变化；不同的焊接角度对结构的线弹性性能影响较小，焊接角度为70度时结构承载能力最弱。
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