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圆弧形蜂窝夹芯板在低速冲击下的动力响应研究余阳;付涛【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2024(43)5【摘要】为了研究具有负泊松比特性的圆弧形蜂窝夹芯板的动力响应,基于哈密顿原理和一阶剪切变形理论推导了圆弧形蜂窝夹芯板的运动方程,同时建立两自由度的质量-弹簧模型来获得蜂窝夹芯板与冲击器之间的接触力,利用Navier法和Duhamel积分对圆弧形夹芯板的运动方程解析求解。
在理论模型有效性验证方面,低速冲击下蜂窝夹芯板中心最大横向位移的理论模型计算结果与ABAQUS有限元仿真结果的最大相对误差为4.9%,同时求得理论模型与已发表文献计算出的接触力最大相对误差为8%,验证了理论模型的有效性。
通过理论模型研究了蜂窝胞元参数变化对蜂窝夹芯板动力响应的影响,研究结果表明:随着球形冲击器的冲击速度递增,圆弧形蜂窝夹芯板中心最大横向位移也呈现出递增的规律;圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元半径或角度的增大而减小,当蜂窝胞元半径从5 mm增加至7 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少40.28%;当蜂窝胞元角度从30°增加至60°时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性减少83.64%;蜂窝夹芯板的抗冲击特性随着蜂窝胞元壁厚的增大而增大,当蜂窝胞元壁厚从1 mm增加至3 mm时,蜂窝夹芯板的抗冲击特性提升59.51%。
通过减小胞元角度和半径,增加胞元壁厚可以提升圆弧形蜂窝夹芯板的抗冲击特性。
【总页数】10页(P214-222)【作者】余阳;付涛【作者单位】昆明理工大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】TB331【相关文献】1.基于Ansys的冲击载荷下蜂窝夹芯板的动力学响应2.冲击角度对Nomex蜂窝夹芯板低速平头冲击响应的影响3.铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应研究4.低速冲击下蜂窝夹芯板动态响应及梯度影响研究5.低速冲击下负泊松比蝴蝶形蜂窝夹芯板的动力响应因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
典型复合材料结构高温环境下静、动力学性能分析1.《蜂窝板结构等效弹性模量的测试》；在本文中通过试验测得蜂窝板的振型模态，在建模中首先将蜂窝板等效成体积厚度不变的各向同性板，然后依据试验所得模态通过ANSYS进行模型修正最终得出板的等效模量。
2《蜂窝板复合材料的等价弹性模量》；（此文未读懂）3《蜂窝夹层结构非线振动研究》；第二章中对三明治等效理论、蜂窝板理论、等效板理论；第三章为蜂窝夹层结构的非线性参数的确定即通过试验数据得到刚度阻尼进而明确非线性，最后通过推导得出非线性参数以及对应动力学方程。
（有时间细读推公式）4《基于响应面方法的碳纤维蜂窝板有限元模型修正》将蜂窝板等效为三明治板利用多种方法进行模型修正。
（模型修正方法介绍）5《ABAQUS前处理程序二次开发在蜂窝材料中的应用》利用Python建立蜂窝芯层模型。
6《对铝蜂窝夹层板Y等效模型的动力学数值仿真》；蜂窝板原始模型与等效Y模型频率误差随模型几何参数变化情况分析。
7《多夹心层蜂窝板动力学特性分析与仿真》对蜂窝板进行三明治等效模型建立分析其频率8《多铺层碳纤维蜂窝板模型修正》；对蜂窝板进行三明治等效，通过试验结果进行模型修正。
9《蜂窝板振动的主动控制实验研究》通过蜂窝板原始模型计算频率与试验所得频率对比验证模型正确性，此外通过振动控制进行试验研究。
10《蜂窝夹层板的非线性动力学研究》；对蜂窝板进行单自由度、两自由度动力学方程建立。
11《蜂窝夹层板结构的减振设计》；本文中对蜂窝板等效理论（三明治理论、蜂窝板理论、Hoff等刚度理论、改进的Allen理论）进行了动力静力学分析、12《蜂窝夹层板结构等效模型比较分析》分别采用Reissne:理论、Hoff理论、三明治夹芯板理论三种不同的等效方法建立有限元模型，然后进行了静力分析和模态分析。
13《蜂窝夹层板力学等效方法对比研究》本文选取了三明治夹芯板理论、Hoff等刚度理论、改进的汕en理论及蜂窝板理论四种蜂窝夹层板等效方法，分析各方法的等效原理，然后通过实例，从静力变形、应力及模态频率三方面，与实体单元建立的蜂窝夹层板进行比较，探讨四种等效方法的静动力学等效精度，14《蜂窝夹层板自由振动参数影响分析及实验研究》；本文根据薄板动力学有限元理论，通过对蜂窝板等效抗弯刚度及等效密度的推导，得出了蜂窝板固有频率与面板、胶层及蜂窝芯各项参数的关系公式。
蜂窝夹芯板多次低速冲击及冲击后剩余强度俎政; 原天宇; 汤双双; 代祥俊【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)028【总页数】9页(P101-109)【关键词】蜂窝夹芯板; 多次冲击; 剩余强度; 数字图像相关【作者】俎政; 原天宇; 汤双双; 代祥俊【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255000【正文语种】中文【中图分类】TB331轻质、高强的复合材料在当今得到广泛应用,特别是其抗变形,易加工以及优越的吸能效果,在防撞性要求较高的工业中备受青睐,如飞机、船舶等领域[1]。
其中蜂窝夹芯板则是一种常用的复合材料,国内外多位学者[2—6]对蜂窝夹芯板低速冲击进行了实验研究及仿真模拟。
蜂窝夹芯板服役期间,难免会受到冲击,如飞机起飞时地面碎石的撞击,维修设备中工具掉落的冲击等[7]。
蜂窝夹芯板同一位置常会受到多次冲击的事件,因此研究多次冲击对蜂窝板的损伤情况更有实用价值。
在多次冲击的研究中,Akatay等[7]研究了多次冲击对蜂窝夹芯板的影响,研究发现,随着冲击能量的增加,冲透蜂窝夹芯板所需的次数逐渐减小。
Guo等[8]研究了泡沫铝夹芯板,发现在低能量冲击情况下,夹芯结构的挠度随着冲击次数的增加而逐渐增大,但增幅却逐渐减小。
Tooski等[9]研究了纤维板相邻部位多次冲击时的响应,研究发现第二个部位的冲击力受第一个部位的影响,这是由于第一个部位的冲击引起应变强化。
Zhu等[10]研究了在低温(-60 ℃)与室温(20 ℃)两种温度下泡沫铝夹层板多次冲击的力学性能。
其研究发现,随着冲击次数的增加,加载阶段的刚度逐渐增大。
Atas等[11]研究了加热后复合材料的冲击效应,研究发现,多次冲击情况下,随着加热时间越长,损伤面积就越大。
加热后的复合材料相比于未加热的材料,在最大接触力、吸能效果等方面都有变化。
Balc等[12]研究了修复后的蜂窝夹芯结构多次冲击的实验。
对比原来的蜂窝板,修复后的蜂窝板所需的冲透能量大。
蜂窝夹层板结构中导波的传播特性及其脱粘损伤的检测PENG Bo;SHUI Guoshuang;WANG Yuesheng【摘要】利用有限元模型研究了蜂窝夹层板结构中导波的传播特性,并进行了蜂窝夹层板结构中蒙皮与蜂窝芯脱粘损伤检测的实验研究.建立了基于实际蜂窝夹层板结构的有限元模型,利用COMSOL Multiphysics软件模拟了导波在完好结构和含有脱粘损伤结构中的传播规律.结果表明,导波在蜂窝夹层板中传播时具有频散和多模态特性,可通过频散关系确定导波的各阶模态,且A0模态对脱粘损伤最敏感.采用压电片作为激励源,选取窄带脉冲作为激励信号激发导波,利用Polytec激光测振仪采集蜂窝夹层板中的导波信号.对信号进行小波变换,提取A0模态的幅值,并在此基础上通过损伤概率算法定位脱粘损伤的位置.结果表明,A0模态幅值可作为损伤检测的参数,且重构的脱粘损伤与实际的脱粘损伤位置吻合较好.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2019(038)012【总页数】8页(P140-147)【关键词】蜂窝夹层板结构;超声导波;脱粘损伤;小波变换;损伤概率算法【作者】PENG Bo;SHUI Guoshuang;WANG Yuesheng【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TH212;TH213.3蜂窝夹层板是由上下蒙皮和蜂窝芯通过胶粘剂粘接而成的一种层状复合夹芯结构。
蜂窝夹层结构因其轻质、耐疲劳、比强度和比刚度高等优秀的力学性能被广泛应用于汽车、航海和航空航天等领域[1-2]。
超声波在板状结构中传播时，在板的上下界面会不断发生反射，相互叠加，形成一种传播形式较复杂的导波，称之为Lamb波。
Lamb波有两种基本模态，对称模态Sn和反对称模态An[3]。
Lamb波在蜂窝夹层板中传播时会发生频散，以多种模式共同存在，具有“漏波”特性。
若在单侧蒙皮激励Lamb波，当激励频率较低时，Lamb波会沿着整个夹层板传播；当激励频率较高时，Lamb波主要集中在激励侧蒙皮传播，并向蜂窝芯发生能量泄露[4-6]。
复合材料蜂窝夹芯板抗鸟弹高速冲击性能研究
贾登豪;段玥晨
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】为了研究复合材料蜂窝夹芯板在鸟弹高速冲击下的抗冲击性能,以及蜂窝夹芯材料在机械结构轻量化设计上的运用。
通过有限元仿真软件LS-DYNA建立了模拟明胶鸟弹冲击含玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料面板、等效化NOMEX芳纶纸蜂窝芯的仿真模型。
研究了芳纶纸和铝合金两种蜂窝材料、蜂窝
芯胞元壁厚、复合材料面板和铝合金两种面板材料对蜂窝夹芯板的抗冲击性能影响。
结果表明组件中蜂窝芯厚度和面板厚度对复合材料蜂窝夹芯结构抗冲击性能都有较大影响。
同等结构参数下,铝蜂窝、铝面板对抗鸟弹高速冲击性能更好。
等质量不
同厚度时,复合材料面板和芳纶纸蜂窝抗冲击性能更好,更适合用于机械结构的轻量
化设计。
【总页数】6页(P214-218)
【作者】贾登豪;段玥晨
【作者单位】郑州大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;TB333
【相关文献】
1.复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究
2.蜂窝夹芯板的抗高速冲击性能研究
3.复合材料蜂窝夹芯板冰雹冲击及多次冲击数值研究
4.双层串联蜂窝夹芯复合材料板的抗高速冲击性能研究
5.复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究
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蜂窝材料本构
以下是对蜂窝材料本构的详细介绍：
一、蜂窝材料的结构特点
蜂窝材料的结构特点是其独特的蜂窝形状，这种形状使得材料在承受外力时能够有效地分散应力和承受压力。
蜂窝结构中的每个单元格都像一个小的支撑柱，共同支撑着整个结构。
这种结构使得蜂窝材料在保持轻量化的同时，具有很高的强度和刚度。
二、蜂窝材料的应力-应变关系
蜂窝材料的应力-应变关系呈现出明显的非线性和各向异性特征。
在受到外力作用时，蜂窝材料的变形主要集中在蜂窝的节点和边界处，而蜂窝内部则几乎不发生变形。
这种变形模式使得蜂窝材料能够有效地吸收和分散冲击能量，具有较好的抗冲击性能。
三、蜂窝材料本构的影响因素
蜂窝材料的本构关系受到多种因素的影响，包括制造工艺、材料属性、蜂窝尺寸等。
制造工艺的不同可能会导致蜂窝材料内部存在缺陷或残余应力，从而影响其力学性能；材料属性的不同则会影响蜂窝材料的强度、刚度等物理性质；而蜂窝尺寸的大小则会直接影响蜂窝材料的承载能力和变形行为。
四、蜂窝材料的应用领域
蜂窝材料由于其独特的结构和优异的力学性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
在航空航天领域，蜂窝材料被用作各种壁板、翼面、舱面等的制造材料；在汽车制造领域，蜂窝材料被用作车身结构、座椅等的制造材料；在建筑领域，蜂窝材料被用作隔音墙、隔热板等的制造材料。
总之，蜂窝材料的本构关系是一个复杂的问题，需要综合考虑多种因素的影响。
在实际应用中，需要根据具体的使用条件和要求来选择合适的蜂窝材料和设计方案。
同时，随着科技的不断发展，蜂窝材料的性能和应用领域也将不断拓展和优化。
0引言直升机由于其具有平移飞行、悬停飞行和垂直起降的能力，使其成为所有飞行器中用途最广泛的类型之一[1]。
迄今为止，直升机已经广泛应用于军事和民用领域，然而，近几十年来，直升机安全问题越来越受到关注。
对直升机事故调查发现，飞机耐撞性被视为关键问题之一。
但直到越南战争时期才引起足够的重视，第一批优先考虑防撞设计的是UH-60黑鹰和AH-64阿帕奇直升机[2]。
在之后的开发中，耐撞性设计变得越来越重要。
而在各种典型的能量吸收结构中，蜂窝结构由于具有高比强度、比刚度和显著的能量吸收性能，在大多数工程领域得到了广泛应用[3]。
迄今为止，在耐撞性研究中，人们开发了许多蜂窝夹层结构来提高能量吸收能力。
目前Sun 等人[4]研究了基于一阶和二阶顶点的分层蜂窝的平面外耐撞性行为。
结果表明，一阶和二阶蜂窝的比能量吸收分别提高了81.3%和185.7%，而峰值力没有增加太多。
Ma 等人[5]研究了仿生自相似规则分层蜂窝在面外冲击载荷下的耐撞性。
分层单元组织可以加强材料强度，从而提高抗压强度和能量吸收能力。
湖南大学[6]和东南大学团队[7]关于蜂窝夹层结构几何属性对其抗冲击的影响有了系统性的研究。
但是，直升机在飞行过程中往往遭受高速冲击，而在这方面的研究目前还相对较少。
所以本文通过ABAQUS 建立了蜂窝夹芯结构的有限元模型，并模拟了破片侵彻夹芯结构的过程，分析了在破片高速贯穿夹芯板时，结构各部分的损伤情况。
并进一步对比了各部分参数的变化对其吸能的影响，旨在进一步了解夹芯结构的面板、芯层的参数和夹芯板耐撞性之间的关系。
1数值仿真模型及参数设置有限元模型分为夹芯结构和破片，其中夹芯板的结构如图1所示，前后面板为边长150mm 的正方形，厚度1mm ；芯层采用边长为4mm，厚度为0.07mm 的正六边形蜂窝，高度为15mm。
破片采用球型破片，其直径为12mm，质量为7.05g。
由于主要研究夹芯板的动态响应过程，所以不考虑破片自身的变形情况，将破片设置为钢体结构。
多夹心层蜂窝板动力学特性分析与仿真首先，我们需要确定DHC的材料参数。
DHC的外层面板和蜂窝芯通常由复合材料构成，具有不同的弹性模量和密度。
在进行分析和仿真之前，我们需要使用实验或者模拟测试方法获得这些参数，以便准确预测DHC的动力学响应。
接下来，我们可以使用有限元分析方法对DHC的动力学特性进行仿真。
有限元方法是一种基于离散化的数值求解方法，通过将结构划分为许多小的有限元，然后对每个有限元进行力和位移的计算，从而获得整个结构的力学行为。
在有限元仿真中，我们可以施加不同的外部载荷，例如单点冲击或连续振动，以模拟实际工作条件下的应力和振动情况。
通过对仿真结果进行分析，我们可以了解DHC在不同载荷下的应力分布、振动模态等动力学特性。
此外，我们还可以使用其他分析方法来进一步研究DHC的动力学特性，例如模态分析和层合板理论。
模态分析可用于确定DHC的固有频率和振动模态，并帮助设计人员预测结构的强度和稳定性。
层合板理论可以用于计算DHC的弯曲刚度和弯曲振动特性，帮助优化结构设计。
最后，在进行动力学特性分析和仿真时，我们还需要考虑DHC的边界条件和非线性效应。
边界条件的选择将直接影响到仿真结果的准确性，因此需要根据实际工作条件进行合理设定。
而非线性效应，例如接触、摩擦等，也可能对DHC的动力学特性产生影响，因此需要进行适当考虑和建模。
综上所述，多夹心层蜂窝板的动力学特性分析与仿真是一个复杂而关键的任务。
通过准确确定材料参数、合理设定边界条件、采用适当的分析方法和考虑非线性效应，我们可以对DHC的动力学响应进行有效预测，从而提高结构设计的可靠性和性能。
包 装 工 程第45卷 第9期 ·250·PACKAGING ENGINEERING 2024年5月收稿日期：2024-02-26基金项目：国家自然科学基金（52102425） *通信作者高速冲击载荷作用下钎焊蜂窝夹层板动态响应陈峰1*，袁一彬2，刘洋2，孙学超3（1.苏州大学 机电工程学院，江苏 苏州 215131；2.中航工业成都飞机设计研究所，成都 610041；3.南京航空航天大学 航空学院，南京 210016）摘要：目的 以钎焊高温合金蜂窝夹层板为研究对象，分析其在弹丸高速冲击作用下的力学性能。
方法 采用轻气炮冲击加载试验结合有限元模拟，对蜂窝夹层板开展不同冲击强度下的动态响应和失效研究。
开展含高速冲击损伤的蜂窝夹层板侧压试验，研究损伤模式对剩余强度的影响。
结果 冲击强度对夹层板的失效过程和失效模式有着明显的影响，当冲击条件不足以使得迎弹面发生侵彻时，夹层板失效为表面压痕损伤；随着冲击强度的提高，出现不同程度的局部芯层压缩；当冲击强度大于临界值时，迎/背弹面陆续被侵彻，夹层板出现侵入损伤及贯穿损伤。
结论 高速冲击损伤使得蜂窝夹层板的侧压失效模式，由理想塑性屈曲转变为局部失稳，侧压极限载荷大幅降低。
关键词：蜂窝夹层结构；动态性能；冲击损伤；剩余强度；高温合金中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：1001-3563(2024)09-0250-11 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2024.09.032Dynamic Response of Brazed Honeycomb Sandwich Panel under High-speedImpact LoadCHEN Feng 1*, YUAN Yibin 2, LIU Yang 2, SUN Xuechao 3(1. School of Mechanical and Electrical Engineering, Soochow University, Jiangsu Suzhou, 215131, China; 2. AVIC Chengdu Aircraft Design & Research Institute, Chengdu 610041, China; 3. School of Aeronautics,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China)ABSTRACT: The work aims to analyze the mechanical properties of the brazed high temperature alloy honeycomb sandwich panel under the high-speed impact of projectile. The dynamic response and failure of the honeycomb sandwich panel under different impact strength were studied through the light-gas gun test combined with FE simulation. The lateral compression experiment of the honeycomb sandwich panel with high-speed impact damage was carried out to study the effect of damage modes on the residual strength of the sandwich panel. Results showed that the impact strength had obvious influence on the failure process and failure mode of the sandwich panel. When the impact strength was not enough to penetrate the front face, the failure mode of the sandwich panel is indentation damage. With the increase of impact strength, different degrees of local core compression appeared. When the impact strength was greater than the critical value, front face and rear face were penetrated, the sandwich panel had intrusion damage and penetration damage. The high-speed impact damage causes the lateral compression failure mode of the honeycomb sandwich panel to change from ideal plastic buckling to local instability, and the limit load of lateral compression is greatly reduced. KEY WORDS:honeycomb sandwich structure; dynamic property; impact damage; residual strength; superalloy第45卷第9期陈峰，等：高速冲击载荷作用下钎焊蜂窝夹层板动态响应·251·蜂窝夹层结构起源于仿生学中的蜂巢，由厚而质轻的蜂窝芯与面板连接组成，是一种集高强度、高刚度、减振降噪等多功能于一体的轻量化结构，在船舶等领域应用广泛[1-3]。
1999年2月第25卷第1期北京航空航天大学学报Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics February 1999V ol.25 N o 11 收稿日期: 1997208211第一作者 男 24岁 硕士生 100083 北京 1)航空科学基金(96B51017)资助项目蜂窝夹芯叠层板的低速冲击接触定律1)吴 涤 寇长河 郦正能(北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系) 摘 要 借助于蜂窝夹芯叠层板(以下简称蜂窝板)的准静态横向压入实验,研究了蜂窝板的低速冲击接触规律,提出了半经验性的蜂窝板低速冲击接触定律.蜂窝板低速冲击接触过程分为四个阶段:即面板控制阶段;面板穿透阶段;蜂窝夹芯控制阶段;总体卸载阶段.并提出了相应各阶段的加载或卸载定律.应用此接触定律对蜂窝板的低速冲击过程进行动态有限元模拟分析,模拟计算结果与实验结果相比较具有良好的一致性.关键词 蜂窝结构;复合材料;冲击;接触分类号 V 214.6 目前对蜂窝板(或复合材料层板)低速冲击损伤特性的研究大多采用动力分析的方法,而在动态模拟蜂窝板的冲击损伤过程时,如何确定冲击接触力历程则是一个难点.影响冲击接触力的因素很多,包括冲击能量、冲击物的材料、质量、几何形状、受冲板的弯曲刚度、局部接触刚度、以及几何形状、支承条件等等.古典的Hertz 定律描述了弹性球体与弹性半无限大体的冲击接触规律,被广泛用于研究均质各向同性材料的冲击问题.1982年,C.T.Sun 等在前人的基础上结合准静力压入实验提出了复合材料层板的接触定律[1],使动态模拟复合材料层板的冲击损伤过程成为可能.但是对于蜂窝板来说,由于冲击过程中产生比层板大得多的接触变形,而且其中以蜂窝芯材的变形为主,所以Sun 等人基于复合材料层板得到的接触定律不再适用.本文沿用Sun 的研究思想,通过准静态压入实验来确定蜂窝板的低速冲击接触定律.1 蜂窝板的准静态压入实验实验采用铺层为[(0/90G /45/-45/0/-45/45/C]S 的蜂窝板试件,其中(0/90)G 为平纹玻璃布,面板其它部分铺层材料均为T300/双马树脂,C 是指Nomex 蜂窝,其材料为NRH 222802(0.08),面板与芯材之间有S J 22A 胶膜.蜂窝板总高度约为9.5mm ,其中蜂窝高度约为8.3mm.准静态压缩在MTS 2880试验机上进行,实验装置如图1所示,其中压头是直径为20mm 的铝质半球面,夹具是上下两块中心开直径为60mm 圆孔的铝板,固定夹持.压头的横向压入过程采用位移控制,压入速度为1mm/s.为了与低速冲击实验中不同的冲击能量相对应,本实验取了从2.0～6.0mm 不等的7种最大压入位移,最大压入位移与对应的试件数列于表1中.表1 最大压入位移与其对应的试件数试件号123456789压入位移/mm 2.0 3.0 3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 3.035.5^试件数231122111 注:3压入时,支持条件为上面板自由,下面板受平板支撑;^压头的压入速度为0.1mm/s.图1 准静态横向压入实验装置示意图人们在研究复合材料层板的低速冲击问题时发现,在低速冲击和准横向静载两种不同载荷作用下层板的接触变形规律十分相似,C.T.Sun 等正是基于此相似性而通过准静载实验得到了复合材料层板的冲击接触定律.为验证上述相似性对蜂窝板也同样适用,在本实验中调节压头的压入速度分别等于1mm/s 和0.1mm/s 作对比,见图2a ,以验证蜂窝板受横向压入时其接触和变形规律对压入速度不敏感,进一步说明,蜂窝板在低速冲击和准静态横向载荷作用下,其接触和变形规律基本一致,具有可比性.从实验装置图1可以看出,实验所测其实并非压入位移──压头位移与蜂窝板受压点的挠曲位移之差,而仅是压头的位移.但由于蜂窝板的总体弯曲刚度高,且夹具开孔直径较小(60mm ),故实验中忽略了蜂窝板的挠曲位移,而认为压入位移即等于压头的位移.为了验证此假设,本实验用支持条件为上面板自由、下面板受整体平板支持的试件与固定夹持的试件作对比实验,如图2b 所示.对比结果表明:蜂窝板横向受压(或受冲击)时对板的支持条件不敏感,因此可不计板的挠曲位移,而假设压入位移与压头位移相等.b 不同的支持条件图2 准静载实验中蜂窝板的接触力2压入位移曲线2 蜂窝夹芯板的接触规律图3为蜂窝板受准静态横向压入载荷时一条典型的接触力2压入位移曲线.其中ab 段接触力随压入位移的增加而几乎呈线性增加,这时的接触规律主要受面板控制,面板的接触刚度是接触力增加的主要原因.到b 点接触力有一段陡降,一直到c 点.观察发现,对于最大压入位移不同的各试件,b 点对应的压入位移大约都为1.8mm 左右,故本文判断bc 段接触力的陡降对应于压入过程中冲击区附近蜂窝芯材在压缩作用下屈曲或破坏,面板失去蜂窝支持后而很快被穿透.接着cd 段接触力呈缓慢地线性爬升,此时的接触力主要由被压溃屈曲的蜂窝承担,同时因为试件的蜂窝高度较低,压入过程中由于下面板对蜂窝的支持作用而使接触力缓慢上升.对于蜂窝高度较高的夹芯板,由于下面板的支持作用不明显,所以蜂窝屈曲后cd 段接触力几乎保持不变,见图4.至d 点到达位移控制的最大值,开始进入卸载阶段,由图可知在卸载的初始阶段接触刚度比加载接触刚度稍大,此后逐渐变小,呈高次曲线的变化规律.初始卸载刚度大可能是因为蜂窝被压溃后其压缩刚度反而增加,而此后刚度逐渐变小则是压头逐渐脱离接触的必然结果.图3 典型的蜂窝板接触力2压入位移曲线图4 芯材很厚的蜂窝板的接触力2压入位移曲线以上分析定性地把蜂窝板准静态横向压入的接触过程分为面板控制加载、面板穿透、蜂窝控制加载和卸载等四个阶段.由于实验已验证蜂窝板在低速冲击载荷和准静态压入载荷下的接触规律基本一致,因此以上分析也同样适用于蜂窝板的冲击接触过程.在面板控制加载阶段,接触力随压入位移的增大而迅速增加.拟合该(ab )段接触力2压入位移曲线,得到蜂窝板的面板控制段加载定律F =K L αn(1)式中,α为压入位移;K L 为接触系数;n 为载荷指05北京航空航天大学学报 1999年数.在本实验中K L=7.5×105N/m,n=1.0.在面板穿透阶段,接触力随压入位移的增大而急速线性下降.拟合该(bc)段曲线,得到蜂窝板面板穿透阶段的接触规律F=F B-α-αBαC-αB(F B-F C)(2)式中,αB、F B分别为面板开始穿透时的压入位移及其对应的接触力;αC、F C分别为面板穿透阶段结束时的压入位移及其对应的接触力.对于相同的试件和边界条件、不同的冲击能量,αB、αC和F C为常数,在本实验中αB=2.0mm,αC=2.125 mm,F C=1000N.面板穿透后,冲击区附近的蜂窝也已经被压溃或屈曲,接触力主要靠屈曲的蜂窝承担.接触力曲线由于下面板的支持作用而缓慢上升,拟合该(cd)段曲线,得到蜂窝夹芯板的蜂窝控制段加载定律F=F C+K C(α-αC)(3)式中,K C为蜂窝控制加载段的等效接触系数.本实验中K C=1.74×105N/m.在总体卸载阶段,接触力随压入位移的减小、压头逐渐脱离接触而减小,卸载趋势为一条高次曲线.用最小二乘法拟合该(de)段曲线,得到蜂窝板的卸载定律F=F Dα-ααM-α0制的 ,开始q(4)式中,F D为开始卸载时对应的蜂窝控制段最大接触力;αM为整个冲击接触过程中的最大压入位移;q为载荷指数,在本实验中取值为q=6.0;α0为永久压入位移,由下式确定:α0=0β(αM-αcr)定性 屈 25北京航空航天大学学报 1999年Indentation Law for Honeycomb Core Sandwich Compo site sWu Di K ou Changhe Li Zhengneng(Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Dept.of Flight Vehicle Design and Applied M echanics) Abstract Quasi2static transverse indentation tests of com posite sandwich plates were carried out to study the contact law of honeycomb core sandwich panels.The em pirical contact laws were raised to determine the contact force due to low velocity im pact between the im pactor and the panel.The contact process of the com posite sandwich plate subjected low velocity im pact could be divided into four stages i.e.controlling loading stage for facesheets, penetration stage for facesheets,controlling loading stage for honeycomb core,overall unloading stage.The loading or unloading laws for each stage were set up by the test.By using of a dynamic finite element analysis program with aforementioned contact laws,the numerical simulation of the im pact history of com posite sandwich plates due to low velocity im pacts was performed,the numerical results agreed fairly well with the test data.K ey words honeycomb structure;com posite materials;shocks;contact我校航展展团载誉归来’98珠海中国国际航展规模空前,近百万人次参观。
多夹心层蜂窝板动力学特性分析与仿真摘要：本文首先对多层蜂窝板结构的力学特性及其动力分析进行了介绍，然后概述了多层蜂窝板动力学性能分析的具体方法，并将多层蜂窝板动力学研究成果应用到结构元件设计中，最后通过一组仿真实验，验证了多层蜂窝板的动力学分析结果的可靠性与准确性。
关键词：多层蜂窝板；动力学；仿真“多夹心层蜂窝板动力学特性分析与仿真”摘要一、引言蜂窝板（Honeycomb Core）是一种模式固定的多节点结构，它具有良好的力学性能和稳定的动力学特性，因此多夹心层蜂窝板结构在航空、航天、船舶及汽车等领域得到了广泛的应用。
随着技术的发展，双层以上的多夹心层蜂窝板的市场需求量也日益增加，但是这种多夹心层蜂窝板的动力学特性分析与仿真分析有着比较复杂的过程，为此本文将重点针对这一课题，系统介绍多夹心层蜂窝板的力学特性及其动力分析，提出多夹心层蜂窝板动力学性能分析的具体方法，并结合多夹心层蜂窝板动力学研究成果，将其应用于结构元件设计，以此有效证明其分析方法的可靠性和准确性。
二、多夹心层蜂窝板的力学特性多夹心层蜂窝板结构是由多个介质层以特定间距堆积而成，多夹心层蜂窝板的力学特性主要受到每一层的空间尺寸及其间的材料性质的影响。
比如，双夹心层蜂窝板的弹性模量受到两个介质层厚度、间距及其材料弹性模量的影响。
当两个介质层空间尺寸及材料性质相近时，双夹心层蜂窝板的力学行为很相似于单夹心层蜂窝板，但当双夹心层蜂窝板的力学特性超出单夹心层蜂窝板的范围时，就显示出多夹心层蜂窝板的特殊性。
而多夹心层蜂窝板的受力性能，指其受力状态下的强度、刚度、形变等性能指标，可以相对较准确地确定它在受力过程中的力学行为特性。
三、多夹心层蜂窝板的动力学分析多夹心层蜂窝板的动力学分析，即对多夹心层蜂窝板在动态荷载条件下的动力行为进行详细分析和研究，以期分析出其动力学特性。
多夹心层蜂窝板的动力学分析主要分为以下三个步骤：（1）动力学模型建立：根据实际结构特性，建立多夹心层蜂窝板的运动学模型，并确定模型的各个影响参数；（2）动力学分析：利用模型，对多夹心层蜂窝板在动态受力条件下的动力行为进行分析，得到其动力学特性；（3）结构优化：根据多夹心层蜂窝板的动力学特性，进行结构优化，以提升其质量及性能指标。
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。
