超轻多孔“类蜂窝”夹层结构材料设计方法研究综述

复合材料蜂窝夹芯板仿真技术研究复合材料蜂窝夹芯板是一种具有轻质、高强度、刚性好、耐腐蚀等优点的新型结构材料，广泛应用于航空航天、船舶、汽车、建筑及其他领域。

随着现代制造技术的不断进步，对复合材料蜂窝夹芯板的仿真技术研究日益受到重视。

本文将从蜂窝夹芯板的结构特点、材料特性以及仿真技术研究的现状和发展趋势等方面展开论述，以期为相关领域的研究工作提供一定的参考和借鉴。

一、蜂窝夹芯板的结构特点蜂窝夹芯板是一种由两层面板和夹层芯材组成的复合结构材料。

其结构特点主要包括以下几个方面：1. 蜂窝夹芯板的夹层芯材通常为蜂窝状结构，具有较高的压缩强度和刚性，能够有效地承受结构应力和提升整体结构的强度和刚度。

2. 面板材料通常采用玻璃钢、碳纤维复合材料等，具有良好的耐腐蚀性和高强度，可根据具体应用环境和要求进行选择。

3. 蜂窝夹芯板的结构轻质性能优异，体积强度和刚度高，能够在保证强度和刚度的前提下降低整体结构的重量。

4. 蜂窝夹芯板结构复杂，具有多层级的层次性结构，需要进行多物理场仿真分析才能全面评估其性能。

二、复合材料蜂窝夹芯板的材料特性1. 强度和刚度：复合材料蜂窝夹芯板具有良好的强度和刚度特性，能够满足不同领域的需求，如航空航天、船舶、汽车等。

2. 耐腐蚀性：复合材料蜂窝夹芯板具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境中长期稳定运行。

4. 成形加工性：复合材料蜂窝夹芯板可以通过模压、热压等多种成型工艺加工制备，成型加工性良好，能够满足不同结构形状的需求。

目前，复合材料蜂窝夹芯板的仿真技术研究主要集中在以下几个方面：1. 结构仿真：针对复合材料蜂窝夹芯板的结构特点和材料特性，开展多物理场的结构仿真研究，以评估其强度、刚度、疲劳性能等。

以上研究内容主要依赖于有限元分析、多物理场耦合仿真等技术手段，以提升复合材料蜂窝夹芯板的设计和制备水平。

1. 复合仿真技术：将多物理场仿真技术与人工智能、大数据等技术相结合，实现复合材料蜂窝夹芯板的全过程仿真分析和智能化优化设计。

蜂窝夹层结构及其埋件的力学性能研究李莺歌;关鑫;陈维强;彭志刚;朱大雷【期刊名称】《宇航材料工艺》【年(卷),期】2018(048)004【摘要】对蜂窝夹层结构及其侧向和板内M5埋件力学性能进行了研究,分析了蒙皮厚度、胶黏剂面密度和胶接强度对力学性能的影响.结果表明,适当增加蒙皮厚度,有利于提高蜂窝夹层结构及其埋件的力学性能;在同等胶接强度下,胶黏剂面密度对力学性能的影响可以忽略,可选用面密度较低的胶黏剂来降低结构质量;埋件系统承受面内剪切载荷的能力明显优于其承受垂直于蒙皮的面外拉拔载荷能力;承受面内剪切载荷时,埋件系统的失效模式以埋件区域蒙皮局部破坏为主;承受面外拉拔载荷时,埋件周围蜂窝芯先失稳破坏,并最终导致埋件带动蒙皮变形、局部发生破坏.所得结果可为结构设计优化提供参考.【总页数】5页(P41-45)【作者】李莺歌;关鑫;陈维强;彭志刚;朱大雷【作者单位】北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京100094;北京卫星制造厂,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TB330.1;V19【相关文献】1.高温环境下蜂窝夹层结构埋件拉脱性能研究 [J], 许文彬;刘子仙;杨振宇;陈建祥;杜涵;李红2.蜂窝夹层结构埋件强度实验研究 [J], 徐程程3.航空蜂窝夹层结构预埋及力学性能评估分析 [J], 王清明;申学明;曹正华4.大尺寸金属埋件与碳纤维蒙皮蜂窝夹层结构热膨胀匹配研究 [J], 房怡;蒋贵刚;周占伟;朱大雷;姚双5.CFRP蜂窝夹层结构板埋件集群区域的热应力失效模式分析及补强设计 [J], 张磊;李岩咏;王峰;韦娟芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

含超材料的新型蜂窝夹层结构吸波复合材料礼嵩明;吴思保;王甲富;鹿海军;邢丽英【摘要】研究含超材料的新型蜂窝夹层结构复合材料的宽频吸波性能，分析吸波蜂窝高度和蜂窝介电性能对含超材料新型蜂窝夹层结构吸波复合材料吸波性能的影响规律。

结果表明：吸波蜂窝高度增加有利于提升超材料结构单元的吸收效果；超材料吸波结构与吸波蜂窝的匹配效果随着吸波蜂窝介电性能的提升，先提高后降低，当吸波蜂窝介电常数实部介于1.59～1.84、介电常数虚部介于1.31～1.75时，匹配效果最好；引入超材料结构单元后，含超材料新型蜂窝夹层结构复合材料低频1～2 GHz频率范围的平均吸波性能显著提升，同时材料重量得到大幅度降低。

%The wide-band wave-absorbing properties of novel metamaterial honeycomb sandwich structure composites were studied, and the effectsof wave-absorbing honeycomb height and dielectric property on thewave-absorbing properties of novel metamaterial honeycomb sandwich structure composites were analyzed. The results show that the wave-absorbing properties of metamaterial structures are improved while the honeycomb heights is increased. The matching effect of metamaterial structures and wave-absorbing honeycomb is improved firstly, and then decreased with the increase of the dielectric properties of wave-absorbing honeycomb. While ε′ is between 1.59-1.84 and ε″ is between 1.31-1.75, the matching effect is optimal. By the introduction of metamaterial structures, the average wave-absorbing properties at 1-2 GHz of novel metamaterial honeycomb sandwich structure composites are significantly improved, and the weight is greatly reduced.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】6页(P94-99)【关键词】超材料; 宽频; 吸波性能; 吸波蜂窝; 夹层结构;【作者】礼嵩明;吴思保;王甲富;鹿海军;邢丽英【作者单位】中国航发北京航空材料研究院先进复合材料重点实验室，北京100095;中国航空制造技术研究院复合材料技术中心，北京 101300;空军工程大学，西安 710051;中国航发北京航空材料研究院先进复合材料重点实验室，北京100095;中国航发北京航空材料研究院先进复合材料重点实验室，北京 100095【正文语种】中文【中图分类】TB332随着现代雷达探测技术的发展，雷达系统可对探测目标实现宽频覆盖，武器装备对宽频结构吸波复合材料的需求也就越来越迫切[1]。

复合材料蜂窝夹层结构的优化设计摘要本文主要探讨了复合材料蜂窝夹层结构的优化设计方法。

首先介绍了蜂窝夹层结构的优点和应用领域，接着分析了其存在的问题和挑战。

然后，针对这些问题，提出了一系列优化设计方法，包括材料选取、蜂窝结构设计和界面优化等方面。

最后，通过具体案例分析，验证了所提出的优化设计方法的有效性。

1. 引言复合材料蜂窝夹层结构是一种在航空航天、汽车、建筑等领域广泛应用的先进结构材料。

其由两层面板夹持着一个蜂窝状的中间层，形成轻质且高强度的结构。

蜂窝夹层结构具有优异的性能，如高比强度、高比刚度、吸能能力强等，在许多领域都有广泛的应用。

2. 优点和应用领域蜂窝夹层结构具有以下几个优点： 1. 轻质高强度：蜂窝夹层结构由轻质面板和中间的蜂窝状结构组成，使其具有较小的自重和较高的强度。

2. 吸能能力强：蜂窝夹层结构中的蜂窝层具有吸能能力，能够有效地吸收冲击能量，提高结构的抗冲击性能。

3. 隔热隔音：蜂窝夹层结构中的蜂窝层具有较好的隔热隔音性能，适用于一些需要绝热隔音的场合。

蜂窝夹层结构广泛应用于以下几个领域： - 航空航天领域：蜂窝夹层结构在飞机、航天器等领域中被广泛使用，能够提高载荷能力和提高飞行性能。

- 汽车领域：蜂窝夹层结构可以用于汽车车身、底盘等部件，提高汽车的强度和安全性能。

-建筑领域：蜂窝夹层结构可以用于建筑的外立面、屋顶等部件，具有较好的隔热隔音效果。

3. 问题和挑战尽管蜂窝夹层结构具有许多优点，但仍然存在一些问题和挑战： 1. 材料选取：蜂窝夹层结构的性能与所选用的材料密切相关，如何选择合适的材料成为优化设计的重要问题。

2. 蜂窝结构设计：蜂窝夹层结构的性能也与其内部的蜂窝结构密切相关，如何设计合理的蜂窝结构是优化设计的关键。

3. 界面优化：蜂窝夹层结构中各层面板和蜂窝层之间的界面连接也对其性能产生影响，需要进行界面优化。

4. 优化设计方法针对以上问题和挑战，可以采取以下优化设计方法来提升蜂窝夹层结构的性能：4.1 材料选取在进行蜂窝夹层结构的设计时，需要选择合适的材料。

蜂窝夹层结构复合材料应用及成型工艺分析摘要：复合材料因其本身的优异性能而备受关注，其中蜂窝夹层结构是一种较为特殊的复合材料，其一般是通过2层及以上蒙皮、蜂窝夹芯再以胶黏剂来固结的形式制备而成，已经广泛用于航空、航天、轨道交通、舰船、医疗、建筑等领域。

文章就蜂窝夹层结构复合材料的应用、成型工艺、工艺要点进行了论述与分析。

关键词：蜂窝夹层结构；复合材料应用；成型工艺引言讨论并分析蜂窝夹层结构复合材料应用及成型工艺，需明确该种复合材料的基本制备流程，判定并总结其制备过程的影响因素，因此来实现对成型工艺的有效控制，使其达到更好的制备效果，满足各个方面的应用需求。

1 蜂窝夹层结构复合材料应用1.1 航空应用（1）蜂窝夹层复合材料因其质量轻、抗剪切失稳能力强、弯曲强度大等因素而广泛地应用在各种航天结构中，尤其是该种材料的减重效果，在舵面、副翼、舱门、雷达罩等结构上有着极好的应用效果；蜂窝夹层结构复合材料最早出现在美国F15战斗机系列的平尾、垂尾、机翼前缘等位置；其后用于F／A18飞机上的飞行控制面；后续在F35飞机上的方向舵、垂尾前缘、襟副翼等位置皆有应用。

而在民用飞机上，该种复合材料也具备着一定的优势，B787、A380、A340、A320等飞机上皆有含该项材料的结构件，比如方向舵等。

（2）因蜂窝夹层结构材料耐腐蚀、减震、力学性能优良，亦会较多应用在各种航空航天功能件制造上，比如天线罩、整流罩等结构功能件；借助适宜的外形设计，不但可满足飞行器整体的气动外形标准要求，还可借助结构设计与模拟计算，通过设定相应的结构形式来满足飞行装置透波等性能要求；此外，在各种飞机饰件选择与装饰时亦会应用到该项材料，比如飞机内饰板壁、底板等结构。

而在蜂窝夹层结构工艺迅速发展的背景下，行业内的专业研究学者亦开始探索“绿色蜂窝+改性酚醛预浸料”、“绿色蜂窝+改性酚醛预浸料”等绿色蜂窝夹层结构在飞机侧壁板等结构上应用的可能性，并取得了较好的研究成果[1]。

蜂窝结构材料的制备与性能探究蜂窝结构材料是一种具有许多优异性能的新型材料，在众多领域都有广泛应用。

它具有较高的强度、刚度和稳定性，同时又非常轻便，具有良好的隔热、防火等性能。

然而，如何制备出优质的蜂窝结构材料，以及如何探究和发挥其性能，是当前研究的热点和难点。

一、蜂窝结构材料的制备方法制备蜂窝结构材料的方法有很多种，主要包括模板法、熔融法、浸渍法、层压法等。

其中，模板法是目前应用最广泛的方法，它的原理是将模板或者模具放置在材料中，再进行热处理、压制等工艺，最终形成具有蜂窝状结构的材料。

具体来说，模板法分为两种方式：一种是纵向拉伸法，另一种是横向拉伸法。

纵向拉伸法是将模板保持原来的尺寸不变，而在一侧施加一定的牵拉力，使材料在拉伸过程中沿横向向两端均等延伸，最终形成蜂窝结构。

横向拉伸法则是将模板横向加热，然后两侧牵拉、延伸，从而形成空心的蜂窝状结构。

这种方法的优点是具有高度的可控性，可以根据需要来调节蜂窝孔隙率和壁厚。

从材料的角度来看，制备蜂窝结构材料的原料都是可以多样化的，例如金属、陶瓷、高分子等，因此根据不同的材料类型，也有相应的制备方法。

例如，对于金属蜂窝结构材料，通常采用铝、镁、钛等质量轻、强度高、耐腐蚀性好的金属为原料，制备工艺也以高温热处理为主。

而对于高分子材料蜂窝结构，通常采用聚酰亚胺、聚丙烯、聚苯乙烯等高分子材料为原料，加上涂敷、热压及成型等工艺，制备出具有优异应用性能的蜂窝结构材料。

二、蜂窝结构材料的性能探究除了制备方法之外，对于蜂窝结构材料的性能评价也是十分重要的。

从性能角度来看，我们可以依据应用需要，对蜂窝结构材料中的强度、硬度、热导率、隔热性、吸水性等进行探究。

首先是强度和硬度。

由于蜂窝结构材料具有很大的孔隙率和小的壁厚，因此需要通过一些加强措施来提高其强度和硬度。

比较常见的方法是在蜂窝结构中填充一些纤维增强材料，如纤维增强复合材料和聚合物泡沫等。

这些材料可以增强蜂窝结构的强度和硬度，并使其适用于更多领域，如汽车、航空、造船等。

复合材料蜂窝夹层结构的优化设计一、引言复合材料蜂窝夹层结构是一种新型的轻质高强材料结构，其具有优异的力学性能和重量比。

因此，在航空航天、汽车、船舶等领域中得到广泛应用。

本文将对复合材料蜂窝夹层结构的优化设计进行探讨。

二、复合材料蜂窝夹层结构的组成复合材料蜂窝夹层结构由三部分组成：面板、蜂窝芯和面板。

其中，面板是由复合材料制成的，通常采用碳纤维或玻璃纤维增强塑料；蜂窝芯是由铝或塑料等轻质材料制成，具有良好的抗压性能；最后一层面板与第一层面板相同。

三、复合材料蜂窝夹层结构的力学性能1. 抗弯强度高：由于采用了轻质高强度的蜂窝芯，使得该结构在承受外力时能够有效地抵抗弯曲变形。

2. 抗压性好：由于采用了铝或塑料等轻质材料作为蜂窝芯，使得该结构在承受外力时能够有效地抵抗压缩变形。

3. 重量轻：由于采用了轻质材料和蜂窝结构，使得该结构的重量比传统材料结构降低了约50%。

4. 热膨胀系数低：由于面板和蜂窝芯的热膨胀系数不同，因此在温度变化时不易发生破裂和变形。

四、复合材料蜂窝夹层结构的优化设计1. 面板厚度的优化设计：面板厚度对复合材料蜂窝夹层结构的强度和重量有着较大的影响。

一般来说，面板越厚，强度越高，但重量也会相应增加。

因此，在优化设计中需要根据具体使用场景和要求选择合适的面板厚度。

2. 蜂窝芯密度的优化设计：蜂窝芯密度对复合材料蜂窝夹层结构的强度和重量也有着较大的影响。

一般来说，密度越小，重量越轻，但强度也会相应减弱。

因此，在优化设计中需要根据具体使用场景和要求选择合适的蜂窝芯密度。

3. 面板和蜂窝芯的材料选择：面板和蜂窝芯的材料选择也是影响复合材料蜂窝夹层结构性能的重要因素。

一般来说，面板采用碳纤维或玻璃纤维增强塑料，而蜂窝芯则采用铝或塑料等轻质材料。

4. 夹层结构的优化设计：夹层结构的优化设计也是影响复合材料蜂窝夹层结构性能的重要因素。

一般来说，采用对称夹层结构可以使得该结构在承受外力时具有更好的抗弯强度和抗压性能。

蜂窝夹层结构复合材料的制备及应用摘要：蜂窝夹层复合材料由两块高强度上下面板夹着一层蜂窝芯组成，其结构具有高比强度、高比刚度、优异的隔热、透波性能等，因此在航空航天、船舶等领域得到了广泛应用。

基于此，本文首先阐述了夹层结构复合材料的制备现状，亲分析了蜂窝夹层结构复合材料的应用。

关键词：蜂窝夹层结构；复合材料；制备；应用蜂窝夹层复合材料具有优异的性能，有利于减少固体废物的排放量和保护生态环境等，不仅具有良好的经济、社会效益，特别是在“低碳经济”理念环境下，其产业化应用前景及发展空间更为广阔。

一、夹层结构复合材料制备现状夹层复合材料通常由薄面板和厚芯子胶接而成，在夹层结构中，面板作为主要的承力部件与中间填充的芯子共同发挥作用。

当承受弯曲载荷时，面板主要承受拉伸或压缩载荷，芯子传递剪切力，因此在夹层结构设计中，面板需选择面内刚度及强度大的材料或结构，芯子需选择面外剪切强度及剪切刚度大的材料或结构。

1、面板材料的选择。

从材料的角度来看，面板的发展经历了从金属材料到非金属材料的演变过程；从结构上看，面板的发展经历了从单一结构(合金面板)到层合结构(层合面板)的过程，当前广泛应用的面板多为非金属层合面板。

在夹层结构中，面板是主要的承力部件。

与芯子材料相比，面板材料具有高密度、高模量、高强度等特点。

目前，在纤维增强复合材料中广泛应用的增强纤维有芳纶纤维、硼纤维、玻璃纤维、碳纤维等。

其中，芳纶纤维具有较高的拉伸强度、高弹性模量、低密度等性能，但芳纶复合材料的压缩强度低；虽然硼纤维具有优异的强度及模量，但由于其昂贵的价格，仅限于同碳纤维混杂使用，被碳纤维逐渐取代。

为了提高力学性能，应选用比强度及模量较高的碳纤维作为原材料，但由于其价格较高，在应用中需大量的原料，因此，低成本的玻璃纤维仍是最常用的增强材料，但其弹性模量较低。

在设计有刚度要求的产品时，可利用复合材料结构形式的局限性小、易成型的优点，通过改变截面尺寸，设计高刚度变截面的结构形式及布置，以弥补其低弹性模量的弱点。

蜂窝夹层结构复合材料应用研究进展摘要：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，因此，在目前得到了非常广泛的应用，尤其在航空航天领域。

蜂窝夹层结构的性能优越性使其成为了很多领域中无法替代的结构材料。

早期的蜂窝夹层结构复合材料的芯材都是金属芯材，但是，随着科技的不断发展，在芯材方面发生了很大的改变，发展成为了纤维性很强的树脂蜂窝。

目前，蜂窝夹层结构复合材料是出现了很多种，其中，蜂窝夹层结构复合材料在应用范围和研究方面是发展最好的。

关键词：蜂窝；夹层结构；应用蜂窝夹层结构复合材料因其具有比强度高、抗冲击性能好、减振、透微波、可设计性强等优点，目前已经被广泛应用，特别是航空航天领域，蜂窝夹层结构以其优越的性能成为该领域不可缺少的结构材料之一。

早期的蜂窝夹层结构复合材料芯材大多数为金属芯材，随后出现了纸蜂窝夹层结构复合材料以及纤维增强树脂蜂窝等蜂窝芯材。

目前的蜂窝夹层结构复合材料主要分为铝蜂窝夹层结构复合材料、Nomex 纸蜂窝夹层结构复合材料、玻璃钢夹层结构复合材料、棉布蜂窝夹层结构复合材料等，其中玻璃钢夹层结构复合材料已得到广泛的研究和应用。

一、蜂窝夹层结构性能分析蜂窝夹层结构不仅相对强度和相对刚度比较大，同时还具有如下性能特点：（1）密度小：由于蜂窝芯层是由许多相互毗连的空心蜂窝单元组成，其实体蜂窝壁的所占体积较小，因此蜂窝夹层结构的密度也比较小。

（2）良好的平整度和刚性：蜂窝夹层结构在受外力作用时，由于每个蜂窝单元周围存在六个蜂窝单元相互牵制和作用，使其受载能力更强，因此蜂窝夹层结构具有较好的平整性和刚性，即使受到很大的面外载荷，也能在一定范围内防止该结构因发生较大变形而破坏和失效。

（3）较强的减震性能：由于蜂窝芯层中存在大量充满空气的密闭空间，当其受到振动冲击时，蜂窝单元内部会产生很多内耗，可以实现一定程度的缓冲作用，从而化解振动产生的能量。

———————————————收稿日期：2021-05-26基金项目：国家自然科学基金青年科学基金（51305232）作者简介：李响（1979－），男，湖北黄梅人，博士，副教授，主要研究方向为轻量化技术、结构优化设计、数值模拟技术、结构强度与类蜂窝夹层结构的力学特性研究李响1,2，赵恒2，余万2，李锐2（1.三峡大学 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室，湖北 宜昌 443002；2.三峡大学 机械与动力学院，湖北 宜昌 443002）摘要：创新设计的类蜂窝夹层结构具有良好的力学性能、吸能特性和更大的设计空间。

目前大多研究是将夹层结构的胶粘剂层的厚度忽略不计，并且将整个夹层结构的厚度约等于夹芯层的厚度来进行相关力学性能参数的计算。

本文基于Gibson 夹层结构胞元理论，考虑胶粘剂层的影响因素，对类蜂窝夹层结构进行力学性能分析；运用复合材料力学和材料力学理论以及应变能等效原理推导出类蜂窝夹层结构的等效力学性能、刚度和等效密度计算公式。

本文的研究结论可望为进一步研究新型蜂窝夹层结构提供相应的理论支持。

关键词：类蜂窝；夹层结构；力学性能；刚度；等效密度 中图分类号：TB333 文献标志码：Adoi ：10.3969/j.issn.1006-0316.2021.10.001文章编号：1006-0316 (2021) 10-0001-07Mechanical Properties of Honeycomb-like Sandwich StructureLI Xiang 1,2，ZHAO Heng 2，YU Wan 2，LI Rui 2( 1.Hubei Key Laboratory of Hydroelectric Machinery Design & Maintenance, China Three GorgesUniversity, Yichang 443002, China; 2.College of Mechanical and Power Engineering,China Three Gorges University, Yichang 443002, China )Abstract ：The innovative design of honeycomb-like sandwich structure has good mechanical properties, energy absorption characteristics and larger design space. At present, the thickness of the adhesive layer of the sandwich structure is ignored in most studies, and the thickness of the whole sandwich structure is taken approximately equal to the thickness of the sandwich layer when calculating the relevant mechanical property parameters. Based on the Gibson cell theory of sandwich structure, the mechanical properties of honeycomb-like sandwich structure were analyzed considering the influence factors of adhesive layer. Based on the theory of composite material mechanics, material mechanics, and strain energy equivalent principle, the equivalent mechanical properties, stiffness, and equivalent density of honeycomb-like sandwich structures are derived. Findings of this paper are expected to provide theoretical support for further study of new honeycomb sandwich structure.Key words ：honeycomb-like ；sandwich structure ；mechanical properties ；stiffness ；the equivalent density随着现代工业技术的进步和高端产业的逐渐兴起，航空航天、汽车、船舶以及新兴建筑行业都得到了蓬勃发展，为了能够改进其相应行业产品的应用性能，降低其生产成本，传统All Rights Reserved.的结构材料已经远远不能够满足现阶段的性能需求，各行业迫切需要研究出性能更加优异的新兴材料。

一种铝蜂窝夹层结构仿真方法研究作者：李召富王万静李云峰来源：《现代商贸工业》2024年第14期摘要：铝蜂窝复合板结构包括铝蜂窝结构及上下面板，上下面板与铝蜂窝结构通过胶接或焊接形成复合板结构，蜂窝结构是由极薄基材相互连接的胞元形成的结构体，相对来说六边形铝蜂窝应用最为广泛，因其具有轻量化程度高、隔音性能好等优点。

但铝蜂窝复合板成型后，与其他部件接口设计困难，本研究提出一种铝蜂窝接口结构设计方案，并通过有限元仿真，分析不同结构参数对性能影响程度。

关键词：铝蜂窝结构；有限元；应力集中；刚度；疲劳中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/ki.16723198.2024.14.0811铝蜂窝板结构介绍铝蜂窝板结构由上面板、下面板及铝蜂窝结构构成，铝蜂窝芯与上下面板通过钎焊连接。

铝蜂窝复合板使用过程中，特定位置需提供其他部件连接接口，设计接口结构如图1所示。

1.上面板;2.螺栓衬套a;3.螺栓衬套b;4.铝蜂窝芯;5.吊挂螺栓;6.下面板;7.螺栓衬板为验证不同结构对强度影响，分别采用结构参数如表1所示：铝蜂窝吊挂件重量为23.7kg，使用过程考虑2.6m/s2振动加速度与自重加速度，螺栓吊挂点所承受拉力F为293.9N：吊挂结构受力示意图如图2所示。

2铝蜂窝等效建模方法简介目前在国内外学术界已经对夹层结构的等效方法进行了广泛研究，提出了一系列的等效理论。

目前常用的等效理论有以下3种，等效板理论、蜂窝板理论和三明治板理论。

2.1等效板理论属于一种静态等效的方法，它将夹层结构的蒙皮、芯材等效为一张同材质、均勻密度但厚度不同于原来的各向同性板。

等效板理论是将整体夹层板等效为不同厚度的各向同性材料的板。

该理论易于实现，理论和等效过程较为简单。

图3夹层结构示意图等效板能够承受纵向和横向载荷，等效板的弹性模量为Eeq、泊松比为μeq、厚度为teq。

作为弯曲板，假设满足弯曲理论假设（Kirchhoff假设），则该板的弯曲刚度为：DBeq=Eeqteq3121-μeq2（1）作为平面应力板，它只承受面内的载荷，则其平面应力刚度为Dpeq=Eeqteq1-μeq2（2）2.2蜂窝板理论图4夹层和等效结构示意图蜂窝板理论是动态等效的一种，是以动力学方程为基础，基于哈密顿原理，将整个蜂窝夹层板等效成等刚度、同尺寸的正交各向异性板，同时考虑了表层和夹层的面内和面外力学特性，推导出等效力学模型的等效力学参数。

蜂窝夹层结构复合材料应用研究进展蜂窝夹层结构复合材料是一种由两个外表面之间填充蜂窝结构的材料。

它的结构不仅能够大幅度减轻重量，还能提高材料的强度和刚度。

因此，蜂窝夹层结构复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域具有广泛的应用前景。

本文将就蜂窝夹层结构复合材料的制备、性能及应用进行研究进展的述评。

蜂窝夹层结构复合材料的制备可以通过多种方法实现。

其中，最常用的方法是层压法。

该方法首先将蜂窝芯与表面层压在一起，然后通过高温和高压加热处理来实现复合材料的固化。

此外，也有一些新的制备方法被提出，如原位生长法、3D打印法等。

这些新方法使得制备蜂窝夹层结构复合材料的过程更加简单、快捷，并能够实现更复杂、多样化的结构。

蜂窝夹层结构复合材料由于其独特的结构，在力学性能方面具有较大的优势。

首先，蜂窝夹层结构能够大幅度减轻材料的重量，降低燃料消耗和减少环境污染。

其次，蜂窝夹层结构能够提高材料的强度和刚度，使其具有较好的抗冲击性能和疲劳寿命。

此外，蜂窝夹层结构还具有较好的热阻性能和声学性能。

这些优势使得蜂窝夹层结构复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。

在航空航天领域，蜂窝夹层结构复合材料被广泛应用于飞机机身、机翼、垂直尾翼等部件。

它们可以有效降低飞机的自重，提高飞机的燃料效率和载荷能力。

同时，蜂窝夹层结构复合材料还具有较好的抗冲击性能，能够有效防止碎片和撞击物对飞机造成损坏，提高飞机的安全性能。

在汽车领域，蜂窝夹层结构复合材料被应用于车身和车门等部件。

与传统材料相比，蜂窝夹层结构复合材料具有更高的强度和刚度，能够提高车辆的稳定性和安全性能。

同时，蜂窝夹层结构复合材料的轻量化特性也能够减少燃料消耗，降低车辆的碳排放，符合环保要求。

在建筑领域，蜂窝夹层结构复合材料被应用于墙体、屋顶、隔热板等部件。

其轻量化和隔热性能能够有效降低建筑物的能耗，提高建筑物的能源效率。

此外，蜂窝夹层结构复合材料还具有良好的吸声性能，可以减少噪音的传播，提高室内环境的舒适性。

蜂窝夹层结构复合材料特性及破坏模式分析
蜂窝夹层结构复合材料特性及破坏模式分析
沃西源;夏英伟;涂彬
【期刊名称】《航天返回与遥感》
【年(卷),期】2005(026)004
【摘要】文章介绍了蜂窝夹层结构复合材料的特性,结合研制实践破坏模式做了分析,同时还叙述了损伤破坏模式类型和损伤修补要求等内容.
【总页数】5页(45-49)
【关键词】蜂窝夹层结构;复合材料;破坏模式;分析
【作者】沃西源;夏英伟;涂彬
【作者单位】北京空间机电研究所,北京,100076;北京空间机电研究所,北京,100076;北京空间机电研究所,北京,100076
【正文语种】中文
【中图分类】V25
【相关文献】
1.含圆形脱粘缺陷复合材料夹层结构侧向压缩破坏载荷与破坏模式分析[J], 张维; 罗利龙; 张国凡; 吴存利
2.单向M40/环氧648复合材料层板的破坏模式分析[J], 沃西源; 夏英伟; 房海军
3.复合材料夹层板受弯破坏模式与设计参数研究 [C], Mao Yifeng; 冒一锋; Liu Weiqing; 刘伟庆; Zhuang Yong; 庄勇; Fang Hai; 方海
4.C/C复合材料螺栓受拉破坏模式分析[J], 孙鹏军; 雷勇军; 刘晓华; 崔鹏飞; 张宏宇。

专利名称：一种构造蜂窝夹层结构模型的方法专利类型：发明专利
发明人：闫群,刘利阳,王晓庆,王磊
申请号：CN201810878002.9
申请日：20180803
公开号：CN109190173A
公开日：
20190111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明的构造蜂窝夹层结构模型的方法，包括步骤一、针对蜂窝芯体进行参数化描述并创建蜂窝芯体的几何模型；步骤二、创建面板的几何模型；步骤三、对创建的蜂窝芯体设置单层厚度区域和双层厚度区域；步骤四、设置单层厚度区域、双层厚度区域以及面板的材料属性、厚度、弹性模量和泊松比；步骤五、将蜂窝芯体与面板连接。

本发明方法创建的建模工具能够实现蜂窝夹层结构的快速建模、自动网格划分和赋予材料参数，且界面友好、操作简单，能够极大地提高设计员的工作效率。

申请人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
地址：110035 辽宁省沈阳市皇姑区塔湾街40号
国籍：CN
代理机构：北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：王子溟
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专利名称：一种穿孔蜂窝铝夹层板及其制造方法专利类型：发明专利
发明人：刘海泉,王小东,倪萌,陈小旭,李晓阳,陈庆勇申请号：CN202010670101.5
申请日：20200713
公开号：CN111844956A
公开日：
20201030
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种穿孔蜂窝铝夹层板及其制造方法，穿孔蜂窝铝夹层板包括一定厚度的穿孔金属面板和穿孔金属背板，穿孔金属面板和穿孔金属背板上开有一定孔隙率及一定孔间距的微孔，微孔孔径0.5‑4mm，穿孔金属面板和穿孔金属背板的一侧贴覆有一层专用胶膜，胶膜另一侧粘接一层具有一定空腔容积的铝蜂窝芯。

本发明中的穿孔蜂窝铝夹层板，整体重量轻，整体强度高，具有共振吸声的效果，主材均采用金属材料，具有耐候性好，价格低廉，外形可以着色处理，美观度高等优点，本发明中的方法，降低了制造成本，提高了生产效益。

申请人：四川昆昱环保科技有限责任公司
地址：610213 四川省成都市天府新区新兴街办天工大道916号
国籍：CN
代理机构：北京化育知识产权代理有限公司
代理人：尹均利
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第28卷第4期2007年12月 力　学　季　刊CHIN ES E QUARTERL Y OF MECHANICS Vol.28No.4　Dec.2007轻质多孔材料研究进展杨亚政1,2,杨嘉陵1,曾涛3,方岱宁41.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100083;2.中国科学院力学研究所,北京100080;3.哈尔滨理工大学,哈尔滨150080;4.清华大学航天航空学院,北京100084)摘要:高超声速武器是军事装备的发展方向,在未来战争中起着重要作用。

轻质材料是高超声速飞行器设计与制造的关键技术之一,它是实现高超声速飞行器高超声速、高机动性、远程打击等性能的基础和保障。

高超声速飞行器轻质材料主要有蜂窝材料、泡沫金属材料、点阵材料。

这些材料具有超轻、高比强、高比刚度、高强韧、高能量吸收等优良机械性能,以及减震、散热、吸声、电磁屏蔽等特殊性质,它兼具功能和结构双重作用,是一种性能优异的多功能材料。

本文从材料制备、结构设计、力学与物理性能表征等方面综述了高超声速飞行器轻质材料的研究与应用现状,比较了三种轻质材料的机械和物理性能,重点评述了新型点阵材料的制备工艺、结构构型、力学及其他性能,指出了其发展趋势。

收稿日期:2007209211基金项目:国家自然科学基金(10632060,#90305015);国家“973”基金(G2006CB601202)作者简介:杨亚政(19682),男,黑龙江北安市人,副编审.研究方向:固体力学.通讯作者:方岱宁,教授,研究方向:电磁固体力学、细观力学、材料的强韧化和微电子器件可靠性.fangdn @关键词:高超声速飞行器;轻质材料:制备工艺:力学性能:多功能中图分类号:TB383 文献标识码: 文章编号:025420053(2007)042503214Progre ss in Re search Work of Light MaterialsY AN G Ya 2zhe ng 1,2,Y ANG J i a 2li ng 1,ZHENG Tao 3,FAN G Dai 2ni ng 4(1.School of Aeronautic Science and Technology ,Beijing University of Aeronautics andAst ronautics ,Beijing 100083,China ;2.Institute of Mechanics ,Chinese Academy of Sciences ,Beijlng 100080,China ;3.Harbin University of Science and Technology ,Harbin 150080,China ;4.School of Aeronautics and Ast ronautics ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China )Abstract :Hypersonic vehicles rep resents f ut ure t rends of military equip ments and play an important role in f uture war.Light mate rials and st ruct ures are one of t he most key techniques in design and manufact ure of hype rsonic vehicles.They are foundation and safeguard of hype rsonic velocit y ,high flexibilit y and long distancedest roying p roperties for hype rsonic vehicles.Hypersonic vehicle light materials ,which include honeycomb sandwich st ruct ures ,foamed metals and t russ st ruct ures ,possess light weight ,high specific st rengt h ,high specific stiff ness ,high toughness and good energy absorp tion p rope rties.They also possess energy dissipation ,heat dissipation ,sound absorption and elect romagnetic s hielding p roperties.They can be used not only as st ruct ural materials ,but also as f unction mate rials.In s hort ,hypersonic vehicle light materials are excellent multi -f unction materials.The recent p rogresses of research and application of light hypersonic vehicle mate rials in p reparation ,st ructure design ,mechanical and p hysical characteriza 2tion are s ummarized in t his paper.A comparison of mechanical and p hysical p roperties of t hree kinds of light materials are made.Fabricated p rocess configuration ,mechanical and f unctional p rope rties are em 2p hasized and t he tendency of light mate rials is pointed out.Key words :hypersonic vehicle ;light materials ;materials p rocessing ;mechanical behaviors ;multif unction 高超声速(Hypersonic)一般指的是流动或飞行的速度超过5倍声速,即马赫数超过5。