六邊形鋁蜂窩力學行為的尺寸效應研究.pdf

1、六邊形蜂窩材料是一種廣泛應用于工業(yè)領域的多孔材料，其具有相對密度低、比強度比剛度高、隔熱隔音性能良好等優(yōu)點，越來越受到工程界與學術界的關注。其應用范圍廣泛，在軍事防衛(wèi)、航空航天、汽車、建筑及包裝等領域均有十分重要的地位。
　　 本文對7種不同面內(nèi)尺寸（胞孔個數(shù)）和10種不同高度的商用六邊形鋁蜂窩進行了加載速率在6mm/min的面外單軸壓縮試驗，以此來確定尺寸效應對蜂窩材料五個重要力學參數(shù)（曲線模量Ecurve、彈性模量Eunlo

2、ad、初始坍塌應力σpeak、密實化應變εD、平臺應力σpl)的影響，并對各尺寸試件的曲線模量均值和彈性模量均值進行了比較。實驗結果表明:曲線模量均大于彈性模量，初始線性加載過程中存在塑性變形。不同面內(nèi)尺寸的試件對初始坍塌應力有明顯的影響，而其它四個力學參數(shù)沒有明顯的尺寸效應。當蜂窩試件面內(nèi)尺寸N×N=11×11時，峰值應力趨于穩(wěn)定;不同高度的試件對密實化應變及彈性模量均有影響，當試件高度為H/d=4.16(H=18mm)時，力學性能穩(wěn)

3、定。所以，為了獲得鋁蜂窩材料穩(wěn)定的力學性能，蜂窩試件的尺寸應至少應為N×N=11×11，H/d=4.16(H=18mm)。
　　 運用Abaqus軟件，對鋁蜂窩在動態(tài)面外單軸動態(tài)壓縮下的力學行為進行了模擬分析，研究其變形模態(tài)，及面內(nèi)尺寸與高度對其平臺應力和密實化應變的影響。模擬結果顯示，鋁蜂窩材料在動態(tài)面外單軸壓縮下，變形模態(tài)為局部折疊褶皺變形整體“Ⅴ”字型變形。由于動態(tài)單軸壓縮過程中會產(chǎn)生高頻脈沖，忽略了峰值應力和彈性模量，只

4、輸出蜂窩材料的平臺應力和密實化應變應力應變曲線，兩者均表現(xiàn)出尺寸依賴性，基于對兩種力學參數(shù)的尺寸效應分析可以確定:為了獲得動態(tài)面外單軸壓縮下的蜂窩材料穩(wěn)定的力學參數(shù)，蜂窩試件面內(nèi)尺寸至少應大于N×N=13×13。
　　 蜂窩材料在工程應用中，承載方向往往不僅僅為面外方向。本文應用Abaqus軟件，分別從X1和X2兩個方向對蜂窩以36m/s的速度施加荷載，進行面內(nèi)單軸動態(tài)壓縮。模擬結果顯示:鋁蜂窩材料在X1方向加載時，變形模態(tài)分為