新型环保纸蜂窝夹芯复合材料研究_李志英

纸木复合蜂窝夹心包装材料物理力学性质研究
徐朝阳;李大纲
【期刊名称】《包装工程》
【年(卷),期】2007(28)1
【摘要】纸质蜂窝材料作为包装材料,正被广泛的应用着。

现利用木质单板和纸质蜂窝材料复合,该复合材料不但保留了原蜂窝材料的优点,而且还大大提高了力学强度。

本文就纸木复合蜂窝夹心材料的力学性质进行了研究,并和原蜂窝纸板进行了比较;同时还研究了环境湿度对纸木复合蜂窝材料力学性能的影响。

结果表明:木质单板与纸芯及纸板复合后,除平压强度略有所降低外,其余力学强度较原纸板大大增强;环境湿度对纸板及复合材料的力学性能影响较大,且随着环境湿度的加大,复合材料及纸板的强度有所下降;考虑材料和环境湿度的综合作用,对平压强度环境而言,湿度的影响大于材料,对其余力学强度而言,材料的影响大于环境湿度。

【总页数】4页(P30-32)
【关键词】纸木复合蜂窝材料;力学性质;环境湿度
【作者】徐朝阳;李大纲
【作者单位】南京林业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TB484.1;TB484.2
【相关文献】
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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]。

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ２０２３，４５（３）：５８４⁃５９０ＤＯＩ：１０ １６５７９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ９６６９ ２０２３ ０３ ０１１∗２０２１１００８收到初稿，２０２１１１１６收到修改稿㊂山西省自然科学基金面上项目（２０２１０３０２１２２４１１１），国家自然科学基金青年项目（１１６０２１６０），西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室开放课题（ＳＶ２０１９⁃ＫＦ⁃０１），山西省 １３３１工程 重点创新团队项目资助㊂∗∗于志强，男，１９９６年生，山西运城人，汉族，太原理工大学硕士研究生，主要研究方向为纤维增强复合材料夹芯结构的力学性能分析㊂∗∗∗郭章新（通信作者），男，１９８３年生，山东菏泽人，汉族，太原理工大学副教授，博士，主要研究方向为复合材料及其结构的力学性能分析㊂∗∗∗∗梁建国，男，１９７５年生，山东菏泽人，汉族，太原理工大学教授，博士，主要研究方向为碳纤维复合材料开发及应用㊂复合材料蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能∗ＴＨＲＥＥＰＯＩＮＴＢＥＮＤＩＮＧＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＯＦＣＯＭＰＯＳＩＴＥＨＯＮＥＹＣＯＭＢＳＡＮＤＷＩＣＨＳＴＲＵＣＴＵＲＥ于志强∗∗１，３㊀郭章新∗∗∗１，２㊀卫世义１㊀梁建国∗∗∗∗４㊀李永存１，５㊀郑伟鹏１（１．太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所，太原０３００２４）（２．华阳新材料科技集团有限公司，阳泉０４５０００）（３．西安交通大学航天学院机械结构强度与振动国家重点实验室，西安７１００４９）（４．太原理工大学机械与运载工程学院先进成形与智能装备研究院，太原０３００２４）（５．太原理工大学材料强度与结构冲击山西省重点实验室，太原０３００２４）ＹＵＺｈｉＱｉａｎｇ１，３㊀ＧＵＯＺｈａｎｇＸｉｎ１，２㊀ＷＥＩＳｈｉＹｉ１㊀ＬＩＡＮＧＪｉａｎＧｕｏ４㊀ＬＩＹｏｎｇＣｕｎ１，５㊀ＺＨＥＮＧＷｅｉＰｅｎｇ１（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）（２．ＨｕａｙａｎｇＮｅｗＭａｔｅｒｉａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙａｎｇｑｕａｎ０４５０００，Ｃｈｉｎａ）（３．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＳｔｒｅｎｇｔｈａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅ，ＸｉᶄａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉᶄａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）（４．ＡｄｖａｎｃｅｄＦｏｒｍｉｎｇａｎｄＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＥｑｕｉｐｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）（５．ＳｈａｎｘｉＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ＆ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＩｍｐａｃｔ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）摘要㊀通过三点弯曲试验研究了纤维增强复合材料铝蜂窝夹芯结构的力学性能㊂分析了不同面板类型（碳纤维面板㊁玻璃纤维面板㊁碳纤维／玻璃纤维面板）以及面板厚度和芯体孔径大小对结构破坏模式㊁极限载荷和能量吸收的影响㊂结果表明，碳纤维／铝蜂窝夹芯结构相较于其他两种结构，其极限载荷和能量吸收更强；面板越厚，芯体孔径越小，结构的极限载荷和能量吸收越强；面板厚度对于能量吸收影响较大，芯体孔径对极限载荷影响较大㊂对碳纤维／铝蜂窝夹芯结构进行有限元模拟，对其破坏变形过程进行对比分析后，验证了模型的有效性，为试验的设计和分析提供了指导与帮助㊂关键词㊀复合材料㊀蜂窝夹芯结构㊀三点弯曲㊀极限载荷㊀能量吸收中图分类号㊀ＴＢ３３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｐａｎｅｌｓ（ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｐａｎｅｌ，ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｐａｎｅｌ，ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ／ｇｌａｓｓｆｉｂｅｒｐａｎｅｌ），ｐａｎｅｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｃｏｒｅａｐｅｒｔｕｒｅｏｎｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ，ｕｌｔｉｍａｔｅｌｏａｄａｎｄｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ／ａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｓｔｒｏｎｇｅｒｕｌｔｉｍａｔｅｌｏａｄａｎｄｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｔｈａｎｔｈｅｏｔｈｅｒｔｗｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｔｈｉｃｋｅｒｔｈｅｐａｎｅｌ，ｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｃｏｒｅａｐｅｒｔｕｒｅ，ｔｈｅｓｔｒｏｎｇｅｒｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｌｏａｄａｎｄｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐａｎｅｌｈａｓａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅａｐｅｒｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｒｅｈａｓａｇｒｅａｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅｌｏａｄ．Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ／ａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｔｓｆａｉｌｕｒｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｇｕｉｄａｎｃｅａｎｄｈｅｌｐｆｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；Ｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇ；Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｏａｄ；Ｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ㊀第４５卷第３期于志强等：复合材料蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能５８５㊀㊀Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：ＧＵＯＺｈａｎｇＸｉｎ，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｏｘｉｎｔａｎｒａｎ２１５＠１６３．ｃｏｍ，Ｔｅｌ：＋８６⁃３５１⁃６０１４００８，Ｆａｘ：＋８６⁃３５１⁃６０１４００８ＴｈｅｐｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ（Ｎｏ．２０２１０３０２１２２４１１１），ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．１１６０２１６０），ｔｈｅＯｐｅｎｉｎｇＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＳｔｒｅｎｇｔｈａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（Ｎｏ．ＳＶ２０１９⁃ＫＦ⁃０１），ａｎｄｔｈｅ １３３１ｐｒｏｊｅｃｔ ＫｅｙＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＴｅａｍｓｏｆＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ．Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２０２１１００８，ｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２０２１１１１６．０㊀引言㊀㊀复合材料蜂窝夹芯结构是一种具有高比强度，高比刚度的新型轻质复合材料结构，由具有高强度㊁高模量的复合材料面板和低密度㊁多功能性的蜂窝芯子组成［１］㊂因其结构可以有效提升材料利用率，减轻构件质量，同时隔热㊁隔音㊁透薄性能良好，能有效提升结构抗弯刚度，因而广泛应用于航空航天㊁汽车及船舶等其他工程领域［２⁃４］㊂ＷＡＮＧＺ等［５］提出碳纤维复合材料夹芯结构是一种很好的能量吸收结构㊂ＧＩＢＳＯＮＬＪ等［６］提出了适合蜂窝夹芯结构的单胞理论，阐述了蜂窝夹芯结构的机械性能与芯体孔径的性能和几何形状的关系㊂彭可望［７］采用试验与数值模拟相结合的方法，研究了铝合金蜂窝夹芯结构面板与芯子之间黏结界面的力学断裂性能，为铝合金蜂窝夹芯结构的界面设计提供了数据支持㊂许多学者对蜂窝夹芯结构的力学性能和破坏模式进行了研究㊂ＳＵＮＺ等［８］研究了三点弯曲试验不同加载速率对碳纤维／蜂窝夹层结构力学性能的影响，通过将碳纤维黏结在蜂窝芯的小孔上改善界面，解释了裂纹隔离现象是防止夹层试件界面损伤的主要机制㊂ＯＧＡＳＡＷＡＲＡＴ等［９］采用高速观测摄像机观察了碳纤维增强复合材料／ＮｏｍｅｘＴＭ蜂窝夹芯板的弯曲失效过程，阐明了夹芯板受弯破坏机制㊂石姗姗等［１０］利用有限元软件Ａｂａｑｕｓ建立了碳纤维／铝蜂窝夹芯结构三点弯曲的模型，研究了Ｋｅｖｌａｒ短纤维界面增韧对碳纤维／铝蜂窝夹芯结构宏观力学性能的影响，增韧界面未发生界面脱黏，而是芯体撕裂导致面芯剥离㊂ＵＤＤＩＮＭＮ等［１１］对碳纤维预浸料复合材料的无黏结蜂窝夹层结构和使用额外胶黏剂的碳纤维蜂窝夹芯结构进行了比较研究㊂ＳＵＢＨＡＮＩＴ［１２］通过三点弯曲试验研究了蜂窝夹层结构的力学性能，优化了蜂窝芯和面板的固化参数㊂一些学者通过试验和数值模拟研究了复合材料蜂窝夹层结构的损伤［１３⁃１５］㊁平压性能［１６⁃１９］㊁轴向压缩性能［２０⁃２１］㊂本文通过三点弯曲试验研究了纤维／铝蜂窝夹芯结构的宏观力学性能，讨论了面板类型㊁面板厚度㊁芯体孔径对纤维／铝蜂窝夹芯结构的极限载荷㊁能量吸收和破坏模式的影响规律㊂同时，通过对纤维／铝蜂窝夹芯结构的有限元模拟，对其在三点弯曲下的变形形态和破坏模式做出分析㊂１㊀试验１ １㊀材料及试件制备㊀㊀本文研究的是碳纤维／铝蜂窝夹芯结构，玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构，碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构㊂铝蜂窝芯体孔径分别为１ ５ｍｍ㊁２ｍｍ㊁３ｍｍ，蜂窝壁厚为０ ０５ｍｍ㊁高度为９ｍｍ㊂碳纤维面板使用面密度为２００ｇ／ｍ２的Ｔ３００平纹编织碳纤维，玻璃纤维面板使用面密度为４００ｇ／ｍ２的玻璃纤维㊂环氧树脂及固化剂使用北京科斯拉公司生产的ＥＰＯＬＡＭ２０４０ＲＥＳＩＮ与ＥＰＯＬＡＭ２０４２ＨＡＲＤＥＮＥＲ，环氧树脂和固化剂的质量比为１００ʒ３２，此树脂体系在室温（２５ħ）下的黏度为３１０ｍＰａ㊃ｓ㊁密度为１ １０ｇ／ｃｍ３㊂采用真空辅助成型工艺（ＶａｃｕｕｍＡｓｓｉｓｔｅｄＲｅｓｉｎＩｎｆｕｓｉｏｎ，ＶＡＲＩ）制备碳纤维面板㊁玻璃纤维面板和碳纤维／玻璃纤维面板，将铝蜂窝和制备好的面板裁剪为相同尺寸后，使用ＥＰＯＬＡＭ２０４０／２０４２按图１所示将其组装固化㊂图１㊀碳纤维／铝蜂窝夹芯结构示意图Ｆｉｇ．１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ／ａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅ１ ２㊀测试及试验设计㊀㊀本文采用ＧＯＴＥＣＨ高铁检测仪器万能试验机进行三点弯曲试验，如图２所示，试验机通过控制位移实现准静态加载，加载速率为２ｍｍ／ｍｉｎ，测压传感器量程为３０ｋＮ㊂当试件发出较大噪声且试件承载力突然降低时，认为试件被破坏，试验终止㊂㊀５８６㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２３年㊀图２㊀试验装置Ｆｉｇ．２㊀Ｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅ根据ＡＳＴＭＣ３９３Ｍ⁃０６［２２］设计三点弯曲试件尺寸㊂上下面板类型有３种，分别为碳纤维面板㊁玻璃纤维面板㊁碳纤维／玻璃纤维面板；碳纤维面板层数分别为４层㊁５层㊁６层；玻璃纤维面板层数分别为３层㊁４层㊁５层；碳纤维／玻璃纤维面板层数分别为３层［ＧＣＧ］㊁４层［ＧＣＧＣ］㊁５层［ＧＣＧＣＧ］，碳纤维面板单层板厚约为０ ２５ｍｍ，玻璃纤维面板单层板厚约为０ ３５ｍｍ㊂试件总长ｌ＝１２０ｍｍ，宽度ｂ＝４０ｍｍ，跨长Ｓ＝８０ｍｍ，芯层厚度ｃ＝９ｍｍ，试件分类见表１㊂表１㊀纤维／铝蜂窝夹芯结构试件分类Ｔａｂ．１㊀Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒ／ａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｐｅｃｉｍｅｎｓ试件类型Ｓｐｅｃｉｍｅｎｔｙｐｅ面板类型Ｐａｎｅｌｔｙｐｅ芯层孔径Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｙｅｒａｐｅｒｔｕｒｅ／ｍｍ面板层数ＴｈｅｌａｙｅｒｎｕｍｂｅｒｏｆｐａｎｅｌＣ４ＡＣＦＲＰ１ ５４Ｃ５ＡＣＦＲＰ１ ５５Ｃ６ＡＣＦＲＰ１ ５６Ｃ６ＢＣＦＲＰ２６Ｃ６ＣＣＦＲＰ３６Ｇ３ＡＧＦＲＰ１ ５３Ｇ４ＡＧＦＲＰ１ ５４Ｇ５ＡＧＦＲＰ１ ５５Ｇ５ＢＧＦＲＰ２５Ｇ５ＣＧＦＲＰ３５Ｈ３ＡＨＦＲＰ１ ５３Ｈ４ＡＨＦＲＰ１ ５４Ｈ５ＡＨＦＲＰ１ ５５Ｈ５ＢＨＦＲＰ２５Ｈ５ＣＨＦＲＰ３５２㊀结果与讨论２ １㊀不同面板类型试件的破坏模式㊀㊀试件Ｃ６Ａ㊁Ｇ４Ａ㊁Ｈ５Ａ的载荷⁃位移曲线如图３所示，对不同面板类型的纤维／铝蜂窝夹芯结构在三点弯曲载荷下的破坏模式进行对比分析㊂由图３可以看出，在０⁃Ａ阶段，三个试件趋势基本一致，Ｃ６Ａ试件在加载位移达到３ｍｍ时，极限载荷约图３㊀试件Ｃ６Ａ㊁Ｇ４Ａ㊁Ｈ５Ａ的载荷⁃位移曲线Ｆｉｇ．３㊀Ｌｏａｄ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆＣ６Ａ，Ｇ４Ａ，Ｈ５Ａ为２１３０Ｎ，Ｈ５Ａ试件在加载位移达到３ ６ｍｍ时，极限载荷约为１８４５Ｎ，Ｇ４Ａ试件在加载位移达到２ｍｍ时，极限载荷约为１４８７Ｎ㊂加载头附近芯层状态完好，无压塌迹象，芯层两侧出现铝蜂窝芯壁剪切变形㊁发生褶皱㊂在Ａ⁃Ｂ阶段，Ｃ６Ａ㊁Ｈ５Ａ试件载荷缓慢下降，进入平稳流动阶段，同时芯层剪切变形情况愈发明显，剪切破坏区域逐渐扩大，随着加载头位移逐渐增加，芯层剪切刚度大幅下降，上面板弯曲变形逐渐加大直至折断破坏，纤维／铝蜂窝夹芯结构逐步发生整体破坏㊂此阶段Ｇ４Ａ试件出现多一个波峰的情况，在加载位移逐渐增加时，玻璃纤维面板弯曲变形增大，由于玻璃纤维面板韧性较强，上面板发生部分断裂，并未完全断裂，试件载荷稍微下降，随着位移增加，加载头与上面板接触面积变大，载荷达到另一个峰值，其余破坏模式与Ｃ６Ａ㊁Ｈ５Ａ试件相同㊂在Ｂ⁃Ｃ阶段，随加载位移的增加，试件左右两侧倾斜角度越来越大，载荷缓慢下降到最低点后逐渐增加，下面板逐渐发生弯曲变形，载荷到达峰值后，下面板发生断裂，试件失效㊂同时，由于玻璃纤维韧性较强，Ｃ６Ａ试件在加载位移达到１６ｍｍ时，下面板断裂，试件失效，Ｈ５Ａ试件的失效位移为２０ｍｍ，Ｇ４Ａ试件的失效位移为２１ ５ｍｍ㊂试件失效图如图４所示㊂对比Ｃ６Ａ㊁Ｇ４Ａ㊁Ｈ５Ａ这三种不同面板类型试件的破坏模式发现，在试件厚度基本一致的情况下，极限载荷差距明显，Ｃ６Ａ试件的极限承载力较Ｇ４Ａ试件极限承载力高４３％，Ｈ５Ａ试件极限承载力较Ｇ４Ａ试件极限承载力高２４％㊂这表明厚度条件一定下，碳纤维／铝蜂窝夹芯结构承载力更高㊁强度更高，碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构居中，玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构次之；而玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构承载变形能力更强，碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构居中，碳纤维／铝蜂窝夹芯结构次之㊂２ ２㊀面板厚度的影响㊀㊀碳纤维／铝蜂窝夹芯结构试件Ｃ４Ａ㊁Ｃ５Ａ㊁Ｃ６Ａ的载荷⁃位移曲线如图５所示㊂图５中，Ｃ４Ａ㊁Ｃ５Ａ㊁Ｃ６Ａ三个试件破坏模式大体相似，夹芯结构发生弯曲⁃剪切㊀第４５卷第３期于志强等：复合材料蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能５８７㊀㊀图４㊀试件失效图Ｆｉｇ．４㊀Ｓｐｅｃｉｍｅｎｆａｉｌｕｒｅｄｉａｇｒａｍ变形，由于Ｃ６Ａ㊁Ｃ５Ａ㊁Ｃ４Ａ面板厚度依次降低，面板承载力降低，其载荷⁃位移曲线也呈现依次下降趋势㊂在加载位移达到３ｍｍ时，Ｃ６Ａ㊁Ｃ５Ａ㊁Ｃ４Ａ的极限载荷分别为２１３０Ｎ㊁１８１０Ｎ㊁１５５０Ｎ，试件达到极限载荷后，结构逐步发生破坏，直至失效㊂其中，Ｃ５Ａ㊁Ｃ６Ａ试件在加载位移１０ｍｍ左右时，随加载位移的增加，载荷缓慢增加，直至下面板弯曲折断；Ｃ４Ａ试件在加载位移１０ｍｍ之后载荷没有升高，而是进入平缓阶段保持稳定，由于面板较薄，刚度较低，面板破坏载荷与此时载荷值相近，没有发生载荷升高迹象㊂图５㊀试件Ｃ４Ａ㊁Ｃ５Ａ㊁Ｃ６Ａ的载荷⁃位移曲线Ｆｉｇ．５㊀Ｌｏａｄ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆＣ４Ａ，Ｃ５Ａ，Ｃ６Ａ对比Ｃ４Ａ㊁Ｃ５Ａ㊁Ｃ６Ａ三个碳纤维／铝蜂窝夹芯结构试件发现，Ｃ６Ａ试件极限承载力较Ｃ４Ａ试件极限承载力高３７％，Ｃ５Ａ试件极限承载力较Ｃ４Ａ试件极限承载力高１７％㊂该结果表明，碳纤维面板越厚，结构极限承载力越强，并且差别明显㊂玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构试件Ｇ３Ａ㊁Ｇ４Ａ㊁Ｇ５Ａ的载荷⁃位移曲线如图６所示㊂试件在加载位移２ｍｍ时到达极限载荷，随着加载位移逐渐增加，加载头与试件上面板接触面积增大，芯层发生剪切变形，试件上面板发生弯曲变形并出现部分断裂㊂图６㊀试件Ｇ３Ａ㊁Ｇ４Ａ㊁Ｇ５Ａ的载荷⁃位移曲线Ｆｉｇ．６㊀Ｌｏａｄ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆＧ３Ａ，Ｇ４Ａ，Ｇ５Ａ试件极限载荷情况如表２所示㊂对比Ｇ３Ａ㊁Ｇ４Ａ㊁Ｇ５Ａ三个玻璃纤维／铝蜂窝夹芯板试件发现，Ｇ５Ａ试件极限承载力较Ｇ３Ａ试件极限承载力高５３％，Ｇ４Ａ试件极限承载力较Ｇ３Ａ试件极限承载力高３４％㊂该结果表明，玻璃纤维面板越厚，结构极限承载力越强，并且差别很明显㊂表２㊀纤维／铝蜂窝夹芯结构试件三点弯曲状态下的极限载荷与能量吸收Ｔａｂ．２㊀Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｏａｄａｎｄｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒ／ａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｓｔａｔｅ试件类型Ｓｐｅｃｉｍｅｎｔｙｐｅ极限载荷ＵｌｔｉｍａｔｅｌｏａｄＦ／Ｎ能量吸收ＥｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎＥ／ｍＪＣ４Ａ１５５０１８４２５Ｃ５Ａ１８１０２１８３５ ５Ｃ６Ａ２１３０２８３５６Ｃ６Ｂ１８００２４０９９ ５Ｃ６Ｃ１４００２１３４５Ｇ３Ａ１１１０１６３４３ ４Ｇ４Ａ１４８７２１３７５ ５Ｇ５Ａ１７０２２６６７１Ｇ５Ｂ１２６２１８００３ ６Ｇ５Ｃ８３０１３０３０ ４Ｈ３Ａ１４００１４８０４Ｈ４Ａ１５８０２１４６０ ９Ｈ５Ａ１８４５２６９９２ ４Ｈ５Ｂ１３８０１９４３０Ｈ５Ｃ１２６０１７７６５ ２碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构试件Ｈ３Ａ㊁Ｈ４Ａ㊁Ｈ５Ａ的载荷⁃位移曲线如图７所示㊂在图７中，Ｈ３Ａ试件在加载位移１ｍｍ时达到极限载荷１４００Ｎ；Ｈ４Ａ和Ｈ５Ａ试件在加载位移３ ６ｍｍ时达到极限载荷，分别为１５８０Ｎ和１８４５Ｎ㊂之后的破坏模式和失效过程类似，载荷位移逐渐增加，试件发生弯曲⁃剪切变形，直至面板被破坏，试件失效㊂对比Ｈ３Ａ㊁Ｈ４Ａ㊁Ｈ５Ａ三个碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构试件发现，Ｈ５Ａ试件极限承载力较Ｈ３Ａ试件极限承载力高３２％，Ｈ４Ａ试件极限承载力较Ｈ３Ａ㊀５８８㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２３年㊀图７㊀试件Ｈ３Ａ㊁Ｈ４Ａ㊁Ｈ５Ａ的载荷⁃位移曲线Ｆｉｇ．７㊀Ｌｏａｄ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆＨ３Ａ，Ｈ４Ａ，Ｈ５Ａ试件极限承载力高１３％㊂该结果表明，碳纤维／玻璃纤维面板越厚，结构极限承载力越强㊂２ ３㊀芯体孔径的影响㊀㊀碳纤维／铝蜂窝夹芯结构试件Ｃ６Ａ㊁Ｃ６Ｂ㊁Ｃ６Ｃ的载荷⁃位移曲线如图８所示㊂在图８中，Ｃ６Ａ㊁Ｃ６Ｂ㊁Ｃ６Ｃ试件破坏模式和失效演变过程有所差别，Ｃ６Ａ在加载位移３ｍｍ时达到极限载荷２１３０Ｎ，Ｃ６Ｂ在加载位移０ ８ｍｍ时达到极限载荷１８００Ｎ，Ｃ６Ｃ在加载位移０ ６５ｍｍ时达到极限载荷１４００Ｎ㊂随着铝蜂窝芯体孔径增加，芯层剪切刚度下降，达到极限载荷后，Ｃ６Ｂ㊁Ｃ６Ｃ试件随载荷位移增加，芯层发生剪切变形，部分压塌，然后加载头与上面板接触面积逐渐增加，上面板起主要承载作用㊂图８㊀试件Ｃ６Ａ㊁Ｃ６Ｂ㊁Ｃ６Ｃ的载荷⁃位移曲线Ｆｉｇ．８㊀Ｌｏａｄ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆＣ６Ａ，Ｃ６Ｂ，Ｃ６Ｃ对比Ｃ６Ａ㊁Ｃ６Ｂ㊁Ｃ６Ｃ三个碳纤维／铝蜂窝夹芯结构试件发现，Ｃ６Ａ试件极限承载力较Ｃ６Ｃ试件极限承载力高５２％，Ｃ６Ｂ试件极限承载力较Ｃ６Ｃ试件极限承载力高２９％㊂该结果表明，芯体孔径越小，结构极限承载力越强，差别比较明显㊂玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构试件Ｇ５Ａ㊁Ｇ５Ｂ㊁Ｇ５Ｃ的载荷⁃位移曲线如图９所示㊂对比Ｇ５Ａ㊁Ｇ５Ｂ㊁Ｇ５Ｃ三个玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构试件发现，Ｇ５Ａ试件极限承载力较Ｇ５Ｃ试件极限承载力高１０５％，Ｇ５Ｂ试件极限承载力较Ｇ５Ｃ试件极限承载力高５２％㊂该结果表明，芯层孔径越小，结构图９㊀试件Ｇ５Ａ㊁Ｇ５Ｂ㊁Ｇ５Ｃ载荷⁃位移曲线Ｆｉｇ．９㊀Ｌｏａｄ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆＧ５Ａ，Ｇ５Ｂ，Ｇ５Ｃ极限承载力越强，并且差距十分明显㊂㊀㊀碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构试件Ｈ５Ａ㊁Ｈ５Ｂ㊁Ｈ５Ｃ的载荷⁃位移曲线如图１０所示㊂图１０㊀试件Ｈ５Ａ㊁Ｈ５Ｂ㊁Ｈ５Ｃ的载荷⁃位移曲线Ｆｉｇ．１０㊀Ｌｏａｄ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｏｆＨ５Ａ，Ｈ５Ｂ，Ｈ５Ｃ对比Ｈ５Ａ㊁Ｈ５Ｂ㊁Ｈ５Ｃ三个碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构试件发现，Ｈ５Ａ试件极限承载力较Ｈ５Ｃ试件极限承载力提高４６％，Ｈ５Ｂ试件极限承载力较Ｈ５Ｃ试件极限承载力提高１０％㊂该结果表明，芯体孔径越小，结构极限承载力越强㊂２ ４㊀夹芯结构的能量吸收㊀㊀纤维／铝蜂窝夹芯结构三点弯曲能量吸收如图１１所示，选取试件０ ２０ｍｍ的载荷⁃位移曲线进行积分㊂整体来看，纤维／铝蜂窝夹芯结构能量吸收的能力较强㊂图１１（ａ）为碳纤维／铝蜂窝夹芯结构能量吸收图，Ｃ４Ａ㊁Ｃ５Ａ㊁Ｃ６Ａ㊁Ｃ６Ｂ㊁Ｃ６Ｃ试件的平均能量吸收分别为１８４２５ｍＪ㊁２１８３５ ５ｍＪ㊁２８３５６ｍＪ㊁２４０９９ ５ｍＪ㊁２１３４５ｍＪ；由此可以发现，芯体孔径越小，试件能量吸收越多；面板厚度越厚，试件能量吸收越多；两者之间，面板厚度的影响更大，变形能量主要存储于面板㊂图１１（ｂ）中，Ｇ３Ａ㊁Ｇ４Ａ㊁Ｇ５Ａ㊁Ｇ５Ｂ㊁Ｇ５Ｃ试件的平均能量吸收分别为１６３４３ ４ｍＪ㊁２１３７５ ５ｍＪ㊁２６６７１ｍＪ㊁１８００３ ６ｍＪ㊁１３０３０ ４ｍＪ；图１１（ｃ）中，Ｈ３Ａ㊁Ｈ４Ａ㊁Ｈ５Ａ㊁Ｈ５Ｂ㊁Ｈ５Ｃ试件的平均能量吸收分别为１４８０４ｍＪ㊁２１４６０ ９ｍＪ㊁２６９９２ ４ｍＪ㊁１９４３０ｍＪ㊁１７７６５ ２ｍＪ；从图１１（ｂ）㊁图１１（ｃ）中所得结论与图１１（ａ）相同㊂㊀第４５卷第３期于志强等：复合材料蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能５８９㊀㊀图１１㊀夹芯结构三点弯曲能量吸收Ｆｉｇ．１１㊀Ｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ３㊀夹芯结构的三点弯曲有限元分析３ １㊀有限元模型的建立㊀㊀本节采用有限元方法进行模拟计算，为分析预测纤维／铝蜂窝夹芯结构在三点弯曲载荷下的变形和破坏模式提供指导㊂利用Ａｂａｑｕｓ／Ｅｘｐｌｉｃｉｔ建立的三点弯曲试验模型如图１２所示，基于第１ ２节给出的Ｃ４Ａ尺寸，碳纤维面板采用Ｃ３Ｄ８Ｒ单元，铝蜂窝芯体采用Ｓ４Ｒ单元，单元尺寸为１ｍｍ，支撑和加载头为刚体，进行建模㊂有限元分析中，面板与铝蜂窝芯体之间使用ｔｉｅ绑定，视作理想黏接，不考虑脱胶问题㊂使用Ｖｕｍａｔ子程序进行计算，以期准确模拟纤维面板的大变形弯曲及破坏㊂图１２㊀碳纤维／铝蜂窝夹芯结构有限元模型Ｆｉｇ．１２㊀Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ／ａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅ３ ２㊀载荷响应与变形形态㊀㊀图１３所示是Ｃ４Ａ试件的试验与有限元模拟的载荷⁃位移曲线对比㊂由图１３可以发现，Ｃ４Ａ试件试验与有限元模拟的载荷⁃位移曲线趋势相似，基本吻合，试验所得极限载荷为１５５０Ｎ，有限元模拟所得极限载荷为１６２５Ｎ，相对误差为４ ８％㊂图１４所示是Ｃ４Ａ试件的试验与有限元模拟破坏及变形过程，试验与模拟的破坏模式和失效过程基本相同，吻合较好㊂这表明了建立的有限元模型合理，验证了模型的有效性，对三点弯曲试验具有较高的参考价值㊂４㊀结论㊀㊀本文研究了纤维增强复合材料铝蜂窝夹芯结构的三点弯曲性能，通过三点弯曲试验与数值模拟的对比，图１３㊀试件Ｃ４Ａ试验仿真载荷⁃位移曲线对比Ｆｉｇ．１３㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｌｏａｄ⁃ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓｂｅｔｗｅｅｎＣ４Ａｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔ图１４㊀Ｃ４Ａ试件试验与有限元模拟变形形态演化对比Ｆｉｇ．１４㊀ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＣ４Ａｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｅｖｏｌｕｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｅｓｔａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ对其面板类型㊁面板厚度㊁芯体孔径对纤维／铝蜂窝夹芯结构的极限载荷㊁能量吸收和破坏模式的影响规律进行了研究，得到了以下主要结论：１）对比碳纤维／铝蜂窝夹芯结构㊁玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构㊁碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构三者之间的破坏模式，玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构载荷⁃位移曲线更加平滑，玻璃纤维面板韧性较强，失效位移较大，变形的能力较强，碳纤维／玻璃纤维／铝蜂窝夹芯结构居中，碳纤维／铝蜂窝夹芯结构次之㊂２）对于面板类型㊁面板厚度和芯体孔径大小对结构极限载荷和能量吸收的影响，碳纤维／铝蜂窝夹芯结㊀５９０㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２３年㊀构相较于其他两种结构，其极限载荷和能量吸收更强；面板越厚，芯体孔径越小，结构的极限载荷和能量吸收越强；面板厚度对于能量吸收影响较大，芯体孔径对极限载荷影响较大，并且差别非常明显㊂３）碳纤维／铝蜂窝夹芯结构有限元模拟所得的变形过程和破坏模式与试验基本一致，极限载荷相对误差为４ ８％，吻合较好，验证了模型的有效性㊂本文模型可以指导纤维／铝蜂窝夹芯结构的性能分析㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］㊀ＰＥＴＲＡＳＡ，ＳＵＴＣＬＩＦＦＥＭＰＦ．Ｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｍａｐｓｆｏｒｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｐａｎｅｌｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，１９９９，４４（４）：２３７⁃２５２．［２］㊀金㊀迪，乔凌云，凡㊀玉．芯层高度对复合材料蜂窝夹层结构总体稳定性的影响［Ｊ］．机械强度，２０１７，３９（５）：１１６４⁃１１６８．ＪＩＮＤｉ，ＱＩＡＯＬｉｎｇＹｕｎ，ＦＡＮＹｕ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｒｅｈｅｉｇｈｔｏｎｇｅｎｅｒａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ，２０１７，３９（５）：１１６４⁃１１６８（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［３］㊀吉国明，付珍娟，寇飞行，等．两种含天线复合材料结构的性能对比［Ｊ］．机械强度，２０１１，３３（２）：３１２⁃３１６．ＪＩＧｕｏＭｉｎｇ，ＦＵＺｈｅｎＪｕａｎ，ＫＯＵＦｅｉＸｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒａｓｔｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｗｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈａｎｔｅｎｎａｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ，２０１１，３３（２）：３１２⁃３１６（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［４］㊀ＪＩＮＧＬ，ＷＡＮＧＺ，ＮＩＮＧＪ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓａｎｄｗｉｃｈｂｅａｍｓｗｉｔｈｏｐｅｎ⁃ｃｅｌｌｍｅｔａｌｆｏａｍｃｏｒｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＢ：Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，４２（１）：１⁃１０．［５］㊀ＷＡＮＧＺ，ＬＩＵＪ．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｃｉｒｃｕｌａｒＣＦＲＰｔｕｂｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＢ：Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，１３５：２３２⁃２４１．［６］㊀ＧＩＢＳＯＮＬＪ，ＡＳＨＢＹＭＦ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｔｗｏ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｅｌｌｕｌａｒｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＲｏｙａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＬｏｎｄｏｎ，１９８２，３８２（１７８２）：４３⁃５９．［７］㊀彭可望．铝蜂窝夹层结构界面断裂性能研究［Ｄ］．大连：大连理工大学，２０１９：２１⁃４８．ＰＥＮＧＫｅＷａｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｆｒａｃｔｕｒｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［Ｄ］．Ｄａｌｉａｎ：ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９：２１⁃４８（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［８］㊀ＳＵＮＺ，ＣＨＥＮＨ，ＳＯＮＧＺ，ｅｔａｌ．Ｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ／ｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｐａｎｅｌｓｗｉｔｈｓｈｏｒｔ⁃ｆｉｂｅｒｔｉｓｓｕｅａｎｄｃａｒｂｏｎ⁃ｆｉｂｅｒｂｅｌｔｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｒａｔｅ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＰａｒｔＡ：ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，２０２１（１４３）：１０６２８９．［９］㊀ＯＧＡＳＡＷＡＲＡＴ，ＹＯＳＨＩＮＡＧＡＨ，ＯＩＷＡＭ，ｅｔａｌ．Ｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｆｂｅｎｄｉｎｇｆｒａｃｔｕｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅ／ＮｏｍｅｘＴＭｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｐａｎｅｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳａｎｄｗｉｃｈＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２０，２３（６）：１９８７⁃１９９９．［１０］㊀石姗姗，陈秉智，陈浩然，等．Ｋｅｖｌａｒ短纤维增韧碳纤维／铝蜂窝夹芯板三点弯曲与面内压缩性能［Ｊ］．复合材料学报，２０１７，３４（９）：１９５３⁃１９５９．ＳＨＩＳｈａｎＳｈａｎ，ＣＨＥＮＢｉｎｇＺｈｉ，ＣＨＥＮＨａｏＲａｎ，ｅｔａｌ．Ｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｉｎ⁃ｐｌａｎｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎ⁃ｆｉｂｅｒ／ａｌｕｍｉｎｕｍ⁃ｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｐａｎｅｌｓｗｉｔｈｓｈｏｒｔ⁃Ｋｅｖｌａｒ⁃ｆｉｂｅｒｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｐｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａ，２０１７，３４（９）：１９５３⁃１９５９（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［１１］㊀ＵＤＤＩＮＭＮ，ＧＡＮＤＹＨＴＮ，ＲＡＨＭＡＮＭＭ，ｅｔａｌ．Ａｄｈｅｓｉｖｅｌｅｓｓｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｐｒｅｐｒｅｇｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｏｒｐｒｉｍａｒｙｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｎｄＨｙｂｒｉｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１９，２（２）：３３９⁃３５０．［１２］㊀ＳＵＢＨＡＮＩＴ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｓｉｎｇｔｈｒｅｅ⁃ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｔｅｓｔ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１９，９（２）：３９５５⁃３９５８．［１３］㊀ＫＡＴＵＮＩＮＡ，ＷＲＯＮＫＯＷＩＣＺ⁃ＫＡＴＵＮＩＮＡ，ＤＡＮＥＫＷ，ｅｔａｌ．ＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆａｒｅａｌｉｓｔｉｃｂａｒｅｌｙｖｉｓｉｂｌｅｉｍｐａｃｔｄａｍａｇｅｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂａｓｅｄｏｎＮＤＴｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０２１（２６７）：１１３８８９．［１４］㊀ＤＵＯＮＧＴＨＩＰＴＨＥＷＡＡ，ＬＵＭ，ＤＵＫ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｎｉｎｇｄａｍａｇｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈ／ｗｉｔｈｏｕｔａｃａｒｂｏｎ⁃ｂａｓｅｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｌａｙｅｒ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０２１，２６０：１１３４５２．［１５］㊀ＧＵＯＺＸ，ＬＩＺＧ，ＺＨＵＨ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｂｏｌｔｅｄｊｏｉｎｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓｕｎｄｅｒｌｏｗ⁃ｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＴｏｄａｙＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２０（２３）：１⁃８．［１６］㊀ＬＩＤＳ，ＹＡＮＧＹ，ＪＩＡＮＧＬ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ⁃ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆ３Ｄｓｅｖｅｎ⁃ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｂｒａｉｄｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｕｎｄｅｒｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０２１，２６８：１１３９３４．［１７］㊀ＨＥＷ，ＬＩＵＪ，ＷＡＮＧＳ，ｅｔａｌ．Ｌｏｗ⁃ｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＸ⁃ｆｒａｍｅｃｏｒｅｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ⁃ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｈｉｎ⁃ＷａｌｌｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１８（１３１）：７１８⁃７３５．［１８］㊀ＨＥＷ，ＬＩＵＪ，ＷＡＮＧＳ，ｅｔａｌ．Ｌｏｗ⁃ｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｐｏｓｔ⁃ｉｍｐａｃｔｆｌｅｘｕｒａｌｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｃｏｒｒｕｇａｔｅｄｃｏｒｅｓ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０１８（１８９）：３７⁃５３．［１９］㊀ＳＵＮＧ，ＪＩＡＮＧＨ，ＦＡＮＧＪ，ｅｔａｌ．Ｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｏｆｖｅｒｔｅｘｂａｓｅｄｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｉｎｏｕｔ⁃ｏｆ⁃ｐｌａｎｅｉｍｐａｃｔ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｄｅｓｉｇｎ，２０１６（１１０）：７０５⁃７１９．［２０］㊀ＺＨＵＨ，ＬＩＤＳ，ＨＡＮＷＦ，ｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｉｎ⁃ｐｌａｎｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｆａｉｌｕｒｅｏｆ３Ｄｓｉｘ⁃ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｂｒａｉｄｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｌａｒｇｅｂｒａｉｄｉｎｇａｎｇｌｅ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｄｅｓｉｇｎ，２０２０，１９５：１０８９１７．［２１］㊀ＷＥＩＸ，ＬＩＤ，ＸＩＯＮＧＪ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆａｎａｌｌ⁃ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｎｄｗｉｃｈｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈａｈｅｘａｇｏｎｈｏｎｅｙｃｏｍｂｃｏｒｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔａｉｌｏｒ⁃ｆｏｌｄｉｎｇａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］．ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，１８４：１０７８７８．［２２］㊀Ｓｔａｎｄａｒｄｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｃｏｒｅｓｈｅａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｓａｎｄｗｉｃｈｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｂｙｂｅａｍｆｌｅｘｕｒｅ：ＡＳＴＭＣ３９３Ｍ⁃０６［Ｓ］．ＷｅｓｔＣｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ，ＰＡ：ＡＳＴＭＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００６：１⁃８．。

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。

复合材料蜂窝夹芯板仿真技术研究1. 引言1.1 研究背景随着科技的不断发展，对蜂窝夹芯板的要求也越来越高。

由于蜂窝夹芯板结构的复杂性和多变性，传统的设计方法已经无法满足需求。

利用仿真技术对复合材料蜂窝夹芯板进行研究和优化已成为一种必然选择。

目前，国内外对复合材料蜂窝夹芯板仿真技术的研究还比较有限，存在许多问题亟待解决。

本文旨在对复合材料蜂窝夹芯板仿真技术进行深入研究，探讨其在结构设计和性能优化中的应用，并为未来的研究提供新的思路和方法。

1.2 研究意义复合材料蜂窝夹芯板仿真技术的研究意义主要体现在以下几个方面：2. 促进行业发展：随着技术的不断发展，复合材料在工程结构中的应用越来越广泛，研究复合材料蜂窝夹芯板的仿真技术可以促进行业的发展，推动材料科学的进步。

3. 提高产品设计效率：通过仿真技术，可以在产品设计阶段对复合材料蜂窝夹芯板的性能进行预测和优化，节约时间和成本，提高产品设计效率。

4. 推动科学研究：复合材料蜂窝夹芯板的仿真技术研究可以为相关领域的科学研究提供重要的参考和支持，推动科学技术的进步和发展。

2. 正文2.1 蜂窝夹芯板结构及特点蜂窝夹芯板是一种轻质高强度的结构材料，其结构主要由两层面板之间夹有蜂窝状结构的芯材组成。

蜂窝夹芯板的主要特点包括轻质、高强度、刚性大、吸能性好、耐疲劳、绝缘性能好等。

蜂窝夹芯板的蜂窝状结构不仅可以有效减轻结构重量，还可以提高结构的强度和刚性，使其具有较好的吸能性能，适用于航空航天、船舶、汽车等领域。

蜂窝夹芯板的芯材通常采用铝合金、玻璃钢、聚乙烯等材料制成，面板则多为复合材料、金属等材料制成。

蜂窝夹芯板在航空航天领域得到广泛应用，可以用于飞机机身、机翼、尾翼等部件的制造，可以有效减轻飞机重量，提高载荷能力和飞行性能。

蜂窝夹芯板的结构复杂，不同材料的组合使用也增加了结构设计的复杂性。

对蜂窝夹芯板的仿真技术研究显得尤为重要。

通过仿真技术，可以预测蜂窝夹芯板在不同载荷下的力学性能，为结构设计和优化提供理论依据。

新型环保家具用材--蜂窝复合材料
佚名
【期刊名称】《广西节能》
【年(卷),期】2006(000)002
【摘要】@@ 科学家发现,蜜蜂所做的六角六面状窝是一个杰作,它以最少的材料消耗,构筑成极为坚固的蜂窝,其结构要比其他任何形状的结构更强有力.
【总页数】1页(P39)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.新型蜂窝结构Si/Co3O4复合材料的研究 [J], 宋浩永;黄青丹;陈于晴;何彬彬;唐芬玲;赵灵智
2.多通道带蜂窝新型复合材料翼型件的研制 [J], 郭鹏亮;章伟;马军;苏亮;龚文;殷俊;;;;;;
3.多通道带蜂窝新型复合材料翼型件的研制 [J], 郭鹏亮;章伟;马军;苏亮;龚文;殷俊
4.含超材料的新型蜂窝夹层结构吸波复合材料 [J], 礼嵩明;吴思保;王甲富;鹿海军;邢丽英
5.新型环保纸蜂窝夹芯复合材料研究 [J], 李志英;高飞跃;杨丹
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纸质蜂窝夹层结构复合板材
张月星
【期刊名称】《江苏建材》
【年(卷),期】1995(000)001
【摘要】一、概述蜂窝夹层结构复合板材简称蜂窝夹心板,由面层、蜂窝芯块、底层三层复合而成。

根据所用蜂窝芯块的材质不同,可分为纸蜂窝板、木蜂窝板、玻璃钢蜂窝板、薄金属蜂窝板等几种。

四十年代初,英国希尔教授设计出了世界上第一块木蜂窝板,并用于飞机制造中,随后美国、德国等国家相续研制出了木蜂窝板,并进一步研制出了薄金属蜂窝板、玻璃钢
【总页数】2页(P21-22)
【作者】张月星
【作者单位】江苏省建材研究设计院南京 210009
【正文语种】中文
【中图分类】TU599
【相关文献】
1.档案行业标准《纸质档案抢救与修复规范》的实践探索——以北京市房山区档案馆纸质档案脱酸修复项目为例 [J], 王建明;侯萌
2.新时代新思路建设公共图书馆的纸质文献资源——对重庆图书馆纸质文献借阅量统计后的思考 [J], 刘孝容
3.纸质家具及其发展研究——评《纸质包装结构设计》 [J], 杨怀靓
4.浅谈馆藏纸质文物的清洁与保护——以新疆博物馆馆藏纸质文物为例 [J], 王昕
5.纸质包装装潢色彩设计——评《纸质包装设计》 [J], 陈晓
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无机面层蜂窝夹芯复合墙板
佚名
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】1997(000)005
【摘要】无机面层蜂窝夹芯复合墙板它是以无机专用型材或优制木材作框架，内部填充经高强度树脂浸渍固化的纸蜂窝夹芯或其它夹芯材料，以纤维增强水泥板或纤维增强硅酸钙板等无机板材作面层，采用高强度热固树脂胶粘剂一次热压成型的复合板材。

该墙体板材的技术关键在于利用正六边...
【总页数】1页(P22-22)
【正文语种】中文
【中图分类】F76
【相关文献】
1.纸蜂窝夹芯-纳米绝热复合墙板的研究 [J], 刘成楼;郭立群;郑德莲;刘昊天;党军
2.类蜂窝和六边形蜂窝夹芯等效力学参数对比与仿真 [J], 李响;杨祉豪;陈波文
3.轻钢龙骨夹芯复合墙板平面外承载性能数值分析 [J], 胡晨; 张慧洁; 陈安英
4.内嵌预制SVMFC夹芯复合墙板钢框架结构数值分析 [J], 宋慧慧;王静峰;丁兆东;汪皖黔;过勇
5.轻质混凝土夹芯复合墙板传热系数研究与工程应用 [J], 尚仁杰;杨潇;侯兆新;寅志强;孙小曦
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