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铝合金蜂窝吸能结构参数优化设计
赵庆龙;蔡茂;赵英男
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2024(14)15
【摘要】基于铝合金蜂窝结构轴向平压试验和数值模拟,对不同结构参数的铝合金蜂窝结构吸能特性展开评估,通过对参数质量比吸能增率的引入,表明吸能增率与质量增率为一次线性关系。
归纳得出铝合金蜂窝吸能结构参数优化设计的经验公式,经验证明,计算精度超过90%,可实现铝蜂窝吸能结构参数快速优化设计,为轻量化吸能结构的设计提供理论依据。
【总页数】4页(P21-24)
【作者】赵庆龙;蔡茂;赵英男
【作者单位】中车成型科技(青岛)有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TB31
【相关文献】
1.铝合金蜂窝结构轴向压缩吸能特性
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5.手性蜂窝夹层结构椎体植入物结构参数优化设计
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蜂窝结构的压缩性能研究蜂窝结构是一种由许多六边形或其他多边形构成的空心结构，常见于工程领域中的材料和结构设计。
蜂窝结构具有轻质、高强度、刚性好等特点，因此在航空航天、汽车制造和建筑领域得到了广泛的应用。
本文旨在探究蜂窝结构的压缩性能，并提出有效的改进方案。
一、蜂窝结构的力学性能蜂窝结构的力学性能主要表现为承载能力和能量吸收能力。
承载能力是指结构在压缩负荷下的稳定性和强度，而能量吸收能力则是指结构在受到冲击或挤压时能够吸收和耗散能量的能力。
1. 承载能力蜂窝结构由一系列蜂窝单元构成，每个蜂窝单元相互连接形成整体结构。
蜂窝单元的形状和尺寸对结构的承载能力有着重要影响。
一般来说，蜂窝单元的边长越小、壁厚越大，则结构的强度越高。
此外，采用高强度的材料或增加蜂窝结构的层数也可以提高结构的承载能力。
2. 能量吸收能力蜂窝结构的能量吸收能力是通过结构中的屈曲、变形和破坏来实现的。
蜂窝结构具有多边形单元之间的连接关系，这种连接方式使得结构在受到外力时能够发生塑性变形，并吸收能量。
因此，蜂窝结构通常具有较好的能量吸收能力和抗冲击性能。
二、蜂窝结构的改进方案尽管蜂窝结构具有优秀的力学性能，但仍然存在一些问题，如承载能力不足、稳定性差等。
为了提高蜂窝结构的性能，可以采用以下改进方案：1. 材料优化选择高强度、低密度的材料是提高蜂窝结构性能的关键。
例如，采用高强度铝合金材料替代传统的钢材，可以在不增加重量的情况下提高结构的强度和稳定性。
2. 结构设计优化在蜂窝结构的设计中，需要考虑单元形状、尺寸和连接方式等因素。
合理设计蜂窝单元的形状和尺寸，以及优化连接方式，可以提高结构的承载能力和能量吸收能力。
3. 多层结构设计通过增加蜂窝结构的层数，可以进一步提高结构的强度和稳定性。
多层结构可以增加结构的抗压性能，适用于一些对高强度和刚性要求较高的应用场景。
三、应用前景与展望蜂窝结构由于其轻质、高强度和良好的能量吸收能力，在各个领域都有广阔的应用前景。
蜂窝结构材料的力学性能研究近年来，蜂窝结构材料被广泛应用于各个领域，如航空航天、汽车、建筑等。
其独特的结构和优异的力学性能使其成为工程领域的研究热点之一。
本文将探讨蜂窝结构材料的力学性能，并深入分析其力学特性。
蜂窝结构材料是由一系列具有规则排列的蜂窝状单元组成的。
这些单元通常由薄壁结构组成，形成了一个类似于蜂巢的结构。
这种结构在力学性能方面具有独特的优势。
首先，蜂窝结构的高度孔隙率和低密度使其具有出色的抗压性能。
蜂窝结构中的许多小单元能够在承受压力时相互支撑，从而增强了整体结构的抗压能力。
其次，蜂窝结构材料具有优异的吸能能力。
蜂巢状单元的规则排列使其能够在受力时发生塑性变形，从而吸收冲击能量。
此外，蜂窝结构材料还具有较高的强度和刚度，这使其在结构设计中具有广泛的应用潜力。
蜂窝结构材料的力学性能研究主要包括静态力学性能和动态力学性能两个方面。
静态力学性能主要研究蜂窝结构材料在静态加载条件下的力学行为。
通过制备不同尺寸和结构的试样，并进行拉伸、压缩、剪切等力学实验，可以获得蜂窝结构材料的弹性模量、屈服强度、破坏应变等参数。
动态力学性能则关注蜂窝结构材料在动态加载条件下的响应行为，主要包括冲击、振动等。
通过冲击试验和振动实验，可以研究蜂窝结构材料的吸能能力、动态响应特性等。
在蜂窝结构材料的力学性能研究中，还常常应用数值模拟方法进行分析。
数值模拟方法可以通过建立合适的力学模型，对蜂窝结构材料的力学行为进行预测和优化。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、边界元方法等。
通过数值模拟方法，可以得到蜂窝结构材料在各种加载条件下的应力、变形、破坏等信息，为实际工程应用提供参考。
除了传统的蜂窝结构材料，近年来还涌现出一些新型蜂窝结构材料，如金属/陶瓷复合蜂窝结构材料。
这些新型材料具有更加复杂的结构和更高的性能要求。
因此，对于这些新型材料的力学性能研究具有重要意义。
研究人员通常从材料的结构与性能的关系出发，探索这些新型蜂窝结构材料的优化设计和应用途径。
河南科技Henan Science and Technology 机械与动力工程总第806期第12期2023年6月蜂窝铝轻质夹芯结构的面外压缩性能研究王海娇1谭雪友1吴怀荣2韦军昌2（1.广西科技大学创新创业学院，广西柳州545006；2.广西科技大学机械与汽车工程学院，广西柳州545006）摘要：【目的】蜂窝铝轻质夹芯结构是一种外层为铝板、中间为铝蜂窝芯的三明治结构。
因其优良的力学特性，在航空、汽车等领域得到广泛应用。
为改善蜂窝铝轻质夹芯结构的力学性能，对面外压缩性能进行研究。
【方法】使用有限元模拟法探讨孔棱边长、孔壁厚度、芯板高度和面板厚度对面外压缩性能的影响。
【结果】研究表明，蜂窝铝轻质夹芯结构的抗压性能随孔棱边长增加而降低，压缩性能随孔壁厚度增加而提升，面板厚度对夹芯结构压缩性能基本无影响。
【结论】蜂窝铝轻质夹芯结构的面外压缩性能与孔棱边长和孔壁厚度有关，与面板厚度无关。
关键词：蜂窝铝轻质夹芯结构；面外压缩性能；有限元模拟中图分类号：O3文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）12-0043-05 DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.12.008Study on the Out-of-plane Compression Performance of HoneycombAluminum Lightweight Sandwich StructureWANG Haijiao1TAN Xueyou1WU Huairong2WEI Junchang2(1.Guangxi University of Science and Technology,School of Innovation and Entrepreneurship,Liuzhou545006,China;2.Guangxi University of Science and Technology,School of Mechanical andAutomotive Engineering,Liuzhou545006,China)Abstract:[Purposes]The honeycomb aluminum lightweight sandwich structure is a sandwich structure with an outer layer of aluminum plate and an aluminum honeycomb core in the middle.Due to its excel⁃lent mechanical properties,honeycomb aluminum lightweight sandwich structure has been widely used in aviation,automobile and other fields.In order to improve the mechanical properties of honeycomb alu⁃minum sandwich structures,its out-of-plane compression performance were studied.[Methods]This study discusses the effects of hole edge length,hole wall thickness,core plate height,and panel thick⁃ness on the out-of-plane compressive performance through finite element simulation.[Findings]The re⁃search shows that the compressive performance of sandwich structures decreases with the increase of hole edge length;The compression performance of sandwich structure increases with the increase of hole wall thickness;The thickness of the panel has no effect on the compression performance and deformation process of the sandwich structure.[Conclusions]The out-of-plane compression performance of sand⁃收稿日期：2023-03-17基金项目：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2023KY039）；广西科技基地和人才专项项目（桂科AD23026113）。
蜂窝铝变形吸能研究姚莉军发布时间：2021-08-10T09:11:45.549Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者：姚莉军[导读] 蜂窝铝作为一种重要的减震吸能结构，被广泛应用于各种吸能装置中，采用有限元法对其吸能能力影响因素进行仿真分析研究，对于一定质量条件约束下提高蜂窝铝吸能能力设计具有重要意义。
通过仿真分析研究发现蜂窝铝吸能能力主要由塑性坍塌阶段平台应力决定，且低速冲击时吸能能力与冲击速度关系不大，异面压缩的吸能能力远高于共面压缩的吸能能力。
姚莉军中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 064000摘要：蜂窝铝作为一种重要的减震吸能结构，被广泛应用于各种吸能装置中，采用有限元法对其吸能能力影响因素进行仿真分析研究，对于一定质量条件约束下提高蜂窝铝吸能能力设计具有重要意义。
通过仿真分析研究发现蜂窝铝吸能能力主要由塑性坍塌阶段平台应力决定，且低速冲击时吸能能力与冲击速度关系不大，异面压缩的吸能能力远高于共面压缩的吸能能力。
关键词：蜂窝铝；有限元法；吸能能力1 蜂窝铝壳单元有限元模型蜂窝铝是一种蜂窝状结构，采用铝合金作为基体材料，其相对质量轻、比强度高、能够起到良好的吸能减震作用，已经在各种形式的能量吸收装置中被广泛应用。
本文对比研究蜂窝铝的共面压缩和异面压缩行为，借助有限元仿真方法分析影响蜂窝铝压缩时候能量吸收能力的因素。
本文按照图1.1所示定义所研究蜂窝铝结构的方向：沿孔穴轴向为T方向，在垂直于T的平面内，与竖直边平行的方向为L方向，垂直于竖直边的方向为W 方向。
T方向称为异面方向，L和W方向称为共面方向，l为斜边长，h为直边长，为拓展角，t为孔壁厚度，b为窝孔深度。
图1.1 蜂窝铝结构对于蜂窝铝的仿真研究采用HYPERMESH前处理软件建立合理的有限元模型，采用LS-DYNA求解器对有限元模型进行后处理计算求解，模拟蜂窝铝在三个方向受到冲击的行为，对其在受到冲击压缩过程中的平台应力变化和吸能情况进行分析研究。
《铝蜂窝增强型Al-PTFE的动态行为与撞击释能特性研究》铝蜂窝增强型Al-PTFE的动态行为与撞击释能特性研究一、引言随着现代工业和科技的发展，材料科学在各种工程应用中发挥着越来越重要的作用。
其中，铝蜂窝增强型Al/PTFE（聚四氟乙烯）材料以其优异的力学性能和材料性能成为了一种广泛使用的复合材料。
这种材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等多个领域。
本文旨在研究铝蜂窝增强型Al/PTFE的动态行为与撞击释能特性，为该材料在各种工程应用中的优化设计提供理论依据。
二、铝蜂窝增强型Al/PTFE的结构与特性铝蜂窝增强型Al/PTFE是一种由铝蜂窝结构和PTFE基体组成的复合材料。
其结构特点为铝蜂窝结构作为增强体，通过与PTFE基体的复合，形成一种具有高强度、高刚度和良好耐腐蚀性的复合材料。
该材料在受到外力作用时，能够通过铝蜂窝结构的变形吸收能量，具有良好的冲击吸能性能。
三、动态行为研究铝蜂窝增强型Al/PTFE的动态行为主要表现在其受到外力作用时的变形和能量吸收过程。
在外力作用下，铝蜂窝结构首先发生屈曲和压缩变形，通过这种方式吸收能量。
随后，PTFE基体也会发生塑性变形和断裂，进一步吸收能量。
这一过程中，材料的动态响应特性和能量吸收能力对于保证结构的完整性和安全性具有重要意义。
通过实验和数值模拟的方法，我们可以深入研究铝蜂窝增强型Al/PTFE的动态行为。
实验方法包括冲击试验、拉伸试验等，通过观察材料的变形过程和能量吸收情况，了解其动态行为特性。
数值模拟方法则可以通过建立有限元模型，对材料的动态行为进行数值分析和预测。
四、撞击释能特性研究撞击释能特性是衡量材料在受到撞击时能量吸收和释放能力的重要指标。
铝蜂窝增强型Al/PTFE具有良好的撞击释能特性，能够在受到撞击时迅速吸收能量并释放到周围环境中。
这种特性使得该材料在航空航天、汽车制造等领域具有广泛的应用前景。
为了研究铝蜂窝增强型Al/PTFE的撞击释能特性，我们可以通过实验方法对材料进行撞击试验。
铝蜂窝的动态力学性能及影响因素
胡玲玲;尤帆帆
【期刊名称】《爆炸与冲击》
【年(卷),期】2012(032)001
【摘要】采用显式动力有限元方法研究了具有不同胞元结构的六角形铝蜂窝在冲
击荷载下的力学性能,讨论了铝蜂窝的变形模式和动态承载力以及影响因素.通过改
变胞壁夹角得到5种不同的胞元结构,计算采用了3种冲击速度.结果表明,在准静态变形模式下,胞元的几何因素对铝蜂窝的承载力起主导作用；一旦蜂窝的变形呈现
动态模式后,惯性效应显著,对蜂窝承载力起决定作用,胞元几何因素的影响不再明显；在过渡模式下,惯性效应与几何因素共同主导蜂窝的动态承载力,并且冲击速度越高,惯性效应的影响越大.
【总页数】6页(P23-28)
【作者】胡玲玲;尤帆帆
【作者单位】中山大学工学院应用力学与工程系,广东广州510275;中山大学工学
院应用力学与工程系,广东广州510275
【正文语种】中文
【中图分类】O347
【相关文献】
1.飞翼铝蜂窝幕墙板的性能及应用 [J], 徐丽伟;干炳坤
2.铝蜂窝材料动态压缩力学性能及吸能分析 [J], 唐爽;邓运来;姜科达;雷郴祁;杨
昭;;;;;
3.锆基非晶活性材料动态力学性能及本构关系 [J], 罗普光;毛亮;魏晨杨;姜春兰;卢士伟;李杰
4.LC9铝合金的动态力学性能及温度相关性研究 [J], 苗应刚;邓琼;索涛;周战璇
5.溶胶对PPGUA/PST交联嵌段共聚物动态力学性能及相容性的影响 [J], 刘文忠;刘景江;周华荣;侯春英;韩孝族;杨喜录
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蜂窝铝板性能技术指标深圳隆印包装有限公司正面铝板Front al-planking 1.00mm 1.00mm 背面铝板Back al-planking 1.00mm 1.00mm 重量Weight (kg/m2)7.4 7.8惯性矩Inertie rectangle I(cn4/m)19.85 31.67 截面模量Measurement of cutting W(cm3/m)19 24 复合板刚度Hardness of complex planking E.I(KN cm2/m)139000 2217000 面板铝型材Aluminum profile surface planking AA5754A(ALMg3)弹性模量Changeable measurement (N/mm2)70000面板抗拉强度Pull-protecting strength of surface planking (N/mm2)Rm≥2200.2%屈服应力0.2% Power of bending (N/mm2)Rp0 2≥130延伸率【EN485-2：99:1】Extanding rate (EN485-2:1994)A50≥8铝材线性热膨胀Hot expanding of aluminum materials 2.4mm/m100℃温差时光泽度（初始值）Luminosity (original Data)30-40%铅笔硬度Hardness of pencil HB-F蜂窝尺寸Size of honrycomb1/4″(6.3mm)铝材容量Weight satnding of aluminum materials大约80kg/m3 It is about80kg/m3 抗压强度Strength of pressure-resistant(MIL-STD-401) 4 N/mm2吸声系数Data of sound sucking As0.05隔声指数Indicator of sound separating按照According to ISO717-Rw23 25导热系数Data of heating guiding λ(W/M K) 2.25 2.7 热阻值Data of heating preventing R(1/m)(m k/w)0.0089 0.0093 传热系数Data of heating passing U(k) (w/m k) 5.59 5.575。
《增强型Al-PTFE的动态压缩行为及冲击反应释能研究》增强型Al-PTFE的动态压缩行为及冲击反应释能研究一、引言随着现代工业和科技的发展，复合材料在各种工程应用中扮演着越来越重要的角色。
其中，铝（Al）与聚四氟乙烯（PTFE）的复合材料因其优异的物理和化学性能，被广泛应用于高强度、高韧性和耐腐蚀性要求的领域。
本篇论文主要研究增强型Al/PTFE的动态压缩行为及冲击反应释能，通过实验和理论分析，探讨其力学性能和能量吸收机制。
二、材料与方法2.1 材料选择本研究选择增强型Al/PTFE复合材料作为研究对象。
Al具有较高的强度和硬度，而PTFE具有优良的耐磨性、抗腐蚀性和抗疲劳性。
二者的复合可实现材料性能的优化和提升。
2.2 实验方法通过动态压缩实验和冲击测试，对增强型Al/PTFE的动态压缩行为及冲击反应释能进行研究。
具体包括制备不同配比的Al/PTFE样品，利用伺服液压机进行动态压缩实验，分析样品的应力-应变曲线和能量吸收特性；同时，利用落锤冲击试验机进行冲击测试，观察样品的冲击反应和能量释放过程。
三、结果与讨论3.1 动态压缩行为实验结果显示，增强型Al/PTFE在动态压缩过程中表现出良好的力学性能。
随着应变的增加，样品的应力逐渐增大，表现出典型的塑性变形特征。
同时，随着Al含量的增加，样品的强度和硬度得到显著提升，但韧性有所降低。
此外，我们还观察到，样品在压缩过程中表现出明显的能量吸收特性，具有较高的能量吸收能力。
3.2 冲击反应释能在冲击测试中，我们发现增强型Al/PTFE样品在受到冲击时表现出优异的能量吸收和释能特性。
样品的变形过程伴随着能量的吸收和释放，这一过程有助于减轻冲击对结构的破坏作用。
同时，我们观察到Al的加入能够提高样品的能量吸收能力，使其在冲击过程中表现出更好的韧性和抗冲击性能。
四、能量吸收与释能机制分析4.1 能量吸收机制在动态压缩和冲击过程中，增强型Al/PTFE通过塑性变形、裂纹扩展和材料内部摩擦等方式吸收能量。
动态冲击载荷下蜂窝纸板的力学行为动态冲击载荷下蜂窝纸板的力学行为摘要：蜂窝纸板具有良好的吸能性能，广泛应用于包装、保护和隔离等行业。
然而，由于蜂窝纸板的力学行为在动态冲击载荷下的响应机制尚不完全清楚，限制了其在一些高强度应用中的使用。
本文通过模拟和实验研究，探讨了动态冲击载荷下蜂窝纸板的力学行为，深入分析了蜂窝纸板的变形特征、应力分布和吸能性能。
1. 引言蜂窝纸板作为一种轻质高强度复合材料，在包装行业中广泛应用。
其具有良好的抗压性能、刚性和吸能性能，使其成为研究者们的关注焦点。
然而，由于包装产品在运输过程中往往受到动态冲击载荷的影响，蜂窝纸板在动态载荷下的力学行为成为研究的热点之一。
2. 动态冲击载荷下蜂窝纸板的模拟研究通过有限元分析，研究者模拟了动态冲击载荷下蜂窝纸板的力学行为。
研究发现，蜂窝纸板在动态载荷作用下，会发生较大的变形和应力集中现象。
随着载荷的增加，蜂窝纸板的表面出现明显的裂纹，进一步影响了其吸能性能。
3. 动态冲击载荷下蜂窝纸板的实验研究为了验证模拟结果的准确性，研究者设计了一系列实验，对蜂窝纸板在动态冲击载荷下的力学行为进行了测试。
实验结果与模拟结果相吻合，都表明蜂窝纸板在载荷作用下具有较大的变形和裂纹扩展现象。
4. 力学行为分析通过模拟和实验研究的结果，进一步分析了蜂窝纸板在动态冲击载荷下的力学行为。
发现蜂窝纸板的变形主要集中在蜂窝纸心区域，并呈现出先弯曲后压缩的特点。
同时，蜂窝纸板在动态冲击载荷下的应力分布呈现出明显的非均匀性，主要集中在载荷作用区域附近。
5. 动态冲击载荷下蜂窝纸板的吸能性能研究发现，蜂窝纸板在动态冲击载荷下具有良好的吸能性能。
随着载荷的增加，蜂窝纸板能够吸收更多的冲击能量，并通过其内部的结构特点来分散和缓冲冲击载荷。
而且，蜂窝纸板在变形后形成的裂纹也有助于吸收冲击能量，提升其吸能性能。
结论：本文通过模拟和实验研究，深入探讨了动态冲击载荷下蜂窝纸板的力学行为。
蜂窝纸板动态压缩性能试验研究丁勇;李晓茜;石媛媛【摘要】This paper first introduces the characteristics of cushioning materials and the advantages of honeycomb cardboard emerged in recent years. And then the test of dynamic compression of cushioning materials is introduced. Finally, the dynamic compression characteristics of honeycomb are investigated using the data from the test. The investigation focuses on the effects of temperature/humidity preconditioning on the dynamic compression characteristics.%首先介绍了缓冲材料的特性以及蜂窝纸板作为近些年来出现的一种新型缓冲材料的优越性，接着对缓冲材料动态压缩性能试验方法进行了阐述说明，最后通过一系列试验数据对蜂窝纸板的动态压缩性能进行了分析研究，重点研究了温湿度预处理对蜂窝纸板动态压缩性能的影响。
【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P16-18,24)【关键词】蜂窝纸板;缓冲材料;动态压缩性能试验【作者】丁勇;李晓茜;石媛媛【作者单位】深圳市计量质量检测研究院环境与可靠性实验室，深圳 518000;深圳市计量质量检测研究院环境与可靠性实验室，深圳 518000;深圳市计量质量检测研究院环境与可靠性实验室，深圳 518000【正文语种】中文【中图分类】TS77产品在整个物流过程中会经受各种不同的环境应力，尤其是在搬运过程中可能出现的跌落冲击经常会使产品发生严重损坏，造成巨大的经济损失。
蜂窝板力学参数1. 引言蜂窝板是一种常用于建筑和工程领域的材料，具有轻质、高强度和隔热性能等优点。
在设计和使用蜂窝板时，了解其力学参数是非常重要的。
本文将介绍蜂窝板的力学参数，包括材料的弹性模量、抗拉强度、抗剪强度等。
同时，还将讨论蜂窝板的应力分布和变形特性。
希望通过本文的介绍，能够对蜂窝板的力学性能有一个全面了解。
2. 蜂窝板的力学参数2.1 弹性模量弹性模量是材料在受力时产生的应力与应变之比，用于描述材料的刚度。
对于蜂窝板材料来说，其弹性模量可以通过试验测量得到。
常见的测量方法包括拉伸试验和压缩试验。
根据试验结果，可以得到蜂窝板材料的弹性模量。
2.2 抗拉强度抗拉强度是材料在拉伸过程中能够承受的最大拉力。
蜂窝板材料的抗拉强度是衡量其抗拉性能的重要指标。
通常，抗拉强度可以通过拉伸试验来测量。
在拉伸试验中，将蜂窝板材料加在拉伸机上，并施加逐渐增大的拉力，直到材料发生断裂。
通过测量断裂前的最大拉力，即可得到蜂窝板材料的抗拉强度。
2.3 抗剪强度抗剪强度是材料在受剪切力作用下能够承受的最大剪应力。
蜂窝板材料的抗剪强度是衡量其抗剪性能的重要指标。
通常，抗剪强度可以通过剪切试验来测量。
在剪切试验中，将蜂窝板材料加在剪切机上，并施加逐渐增大的剪切力，直到材料发生断裂。
通过测量断裂前的最大剪切力，即可得到蜂窝板材料的抗剪强度。
3. 蜂窝板的应力分布蜂窝板在受力时，应力分布不均匀。
通常，在蜂窝板的边缘部分应力较大，而在中心部分应力较小。
这是因为蜂窝板的边缘部分受到的应力较大，而中心部分受到的应力较小。
此外，蜂窝板的应力分布还受到蜂窝板的几何形状和受力方式的影响。
4. 蜂窝板的变形特性蜂窝板在受力时会发生变形。
通常，蜂窝板的变形可以分为弹性变形和塑性变形两种情况。
4.1 弹性变形弹性变形是指蜂窝板在受到外力作用后，能够恢复到原来的形状和尺寸。
这是因为蜂窝板材料具有一定的弹性，能够在受力后发生弹性变形。
弹性变形的大小取决于蜂窝板材料的弹性模量和受力大小。
动态环境下铝蜂窝压缩冲击试验方法研究
陈爱军;赵翔;廖良全
【期刊名称】《直升机技术》
【年(卷),期】2011(000)004
【摘要】为了研究铝蜂窝材料在动态冲击载荷下的缓冲吸能的性能特征,根据冲击试验环境要求,设计了一种吸能铝蜂窝压缩冲击试验方法.先将铝蜂窝缓冲器与夹具吊篮下落到一定速度来模拟真实环境；然后给缓冲器施加要求的冲击载荷使铝蜂窝压缩吸能；最后将各个传感器采集的数据进行处理和计算,得到铝蜂窝压缩吸能的各项参数.为比较铝蜂窝材料在动态冲击和静力压缩下的力学特性提供客观依据,确定满足某缓冲器设计要求的铝蜂窝材料规格.
【总页数】4页(P50-53)
【作者】陈爱军;赵翔;廖良全
【作者单位】中航工业直升机设计研究所,江西景德镇333001;中航工业直升机设计研究所,江西景德镇333001;中航工业直升机设计研究所,江西景德镇333001【正文语种】中文
【中图分类】V216.5+5
【相关文献】
1.约束状态下铝蜂窝异面压缩动态响应研究 [J], 任阳;肖守讷;朱涛
2.基于Pamcrash的蜂窝铝异面压缩仿真与验证 [J], XU Tian-shi;SUN Yan-bin;MA Si-qun;LI Ming-wei;BI Chen
3.动态异面压缩下铝蜂窝平均坍塌应力分析与试验验证 [J], 朱宇博;荣吉利;宋乾强;张涛;吴志培
4.不同压缩工况下焊接缺陷对钎焊铝蜂窝板承载能力的影响 [J], 赵杰;张娟;蒋晓琴;畅舒心;肖守讷
5.蜂窝铝夹芯板动态冲击试验研究 [J], 辛亚军;张立伟;刘小蛮;程树良;李慧剑
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Material Sciences 材料科学, 2014, 4, 96-102Published Online May 2014 in Hans. /journal/ms/10.12677/ms.2014.43015A Study on Dynamic CompressiveMechanical Behaviors of AluminumHoneycombsShuang Tang1,2, Yunlai Deng1,2, Keda Jiang2, Chenqi Lei2, Zhao Yang21School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha2Key Laboratory of Nonferrous Materials Science and Engineering, Ministry of Education,Central South University, ChangshaEmail: tangshuang1998@, luckdeng@Received: Mar. 6th, 2014; revised: Apr. 2nd, 2014; accepted: Apr. 11th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractSplit Hopkinson Pressure Bar (SHPB) method was employed to determine the compressive dy-namic mechanical properties of three kinds of honeycombs, which were made of Al alloy 5052H18 with side lengths (b) of 1.0 - 1.83 mm, foil thicknesses (t) of 0.04 - 0.06 mm and relative densities (ρ) of 0.05 - 0.06. Results indicated that: at high strain rate, the dynamic stress-strain curves of the Al honeycombs show a general "three-stage" characteristic of porous materials. The densification strains are greater than 65%. The specific range of energy absorption is 3.32 - 5.03 MJ/m3, and the range of the maximum values of energy absorption efficiency is 0.65 - 0.7. Even though only the yield stress of the Al honeycomb with the shortest side length (1 mm) is greater than itself plateau stress, all the tested Al honeycombs have the character of strain rate sensitivity. The specific energy absorption and the energy absorption efficiency have no significant difference between the two Al honeycombs with the same ratio of side lengths/foil thickness (1.0 mm/0.04 mm, 1.5 mm/0.06 mm).KeywordsAluminum Honeycomb, Dynamic Mechanical Properties, Energy Absorption, SHPB铝蜂窝材料动态压缩力学性能及吸能分析唐爽1,2，邓运来1,2，姜科达2，雷郴祁2，杨昭21中南大学材料科学与工程学院，长沙2中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙Email: tangshuang1998@, luckdeng@收稿日期：2014年3月6日；修回日期：2014年4月2日；录用日期：2014年4月11日摘要采用分离式霍普金森压杆(SHPB)技术，研究了边长为1.0~1.83 mm，箔厚度为0.04~0.06 mm，相对密度为0.05~0.06的三种5052 H18铝合金蜂窝的动态压缩行为。
结果表明：铝合金蜂窝在高应变率条件下动态压缩与其准静态压缩的应力–应变曲线均具有明显的多孔材料三阶段特征，其塑性屈服平台的应变量大于65%，单位体积吸能为3.32~5.03 MJ/m3，最大吸能效率为0.65~0.7。
虽然只有边长为最小的(1 mm)铝蜂窝的失稳屈服极限应力明显高于稳态屈服平台应力，但三种铝蜂窝的稳态屈服平台应力均具有明显的应变率敏感特性，边长/箔厚相同的两种铝蜂窝(1.0 mm/0.04 mm, 1.5 mm/0.06 mm)的体积吸能与吸能效率差别不大。
关键词铝蜂窝，动态力学特性，吸能特性，霍普金森压杆1. 引言在航天航空及武器防护等需求下，新型多孔材料的缓冲吸能特性的研究获得了广泛的关注[1] [2]。
铝蜂窝作为一种类似于自然界蜂窝形状的多孔材料，具有质量轻，比强度和比刚度高、消音和隔振性能好等特性。
特别是铝蜂窝法向压缩过程中特殊的变形模式，通过蜂窝壁的塑性变形吸收大量的能量，缓和冲击力，其已大量应用于包装、重要设备的防护及结构体内部填充以及军事工程中[3]。
目前，已有对于铝蜂窝的静态及低速冲击下缓冲吸能作用研究[4]-[6]，而在高速冲击载荷下，铝蜂窝动态力学性能及缓冲吸能特性的研究较少。
本文采用大截面铝合金霍普金森压杆进行试验，对不同规格铝蜂窝施加冲击荷载，研究其动态力学特性与吸能缓冲性能，为其在缓冲和防护领域中的使用提供理论参考。
2. 实验材料和实验方法实验用铝蜂窝，材质为铝合金5052H18，铝蜂窝试样的名义直径40 mm，不同蜂窝试样动态试验前、后的实物照片如图1所示。
各试样的特征参数列于表1。
从表1可以看出，蜂窝试样A、C的铝箔厚度相同，但试样A的边长大于C，其相对密度较小，为5%，试样C的密度为6.1%；尽管试样B、C的铝箔厚度、孔边长均不同，但其相对密度十分接近，仅相差0.1%。
本文动态压缩实验采用霍普金森压杆装置进行实验。
同时为了更深入地认识铝蜂窝试样的动态压缩特性，在进行动态压缩实验同时，对与动态压缩试样相同特征参数的试样，进行了准静态压缩试验。
准静态压缩实验在MTS 801型材料实验机上进行，通过控制压头的位移速度来控制试样的应变率，试样的应变率约为10−3s−1。
为了便于标记，此后在铝蜂窝试样A、B、C的动态压缩试验结果及分析中分别标记为D-A，D-B，D-C；准静态压缩试验结果及分析中分别标记为S-A，S-B，S-C。
霍普金森压杆装置的实验原理是基于一维弹性应力波理论，通过应变片记录试件两侧杆上的的应力波来求得试件在高应变率下其应力随应变的变化，从而得到试件在高速变形下应力–应变关系曲线。
本Figure 1. Three specifications of aluminum honeycomb samples图1. 3种规格铝蜂窝样品Table 1. Details of the samples表1. 试样明细 样品编号铝箔厚t (mm) 蜂窝边长b (mm) 相对密度 样品直径(mm) 样品厚度(mm) A0.06 1.83 5.0% 40 5 B0.04 1.0 6.0% 40 5 C 0.06 1.5 6.1% 40 5实验中，采用的霍普金森压杆试验装置，主要由子弹、入射杆、透射杆以及吸收杆组成。
为避免铝蜂窝尺寸效应的影响，实验采用了直径为40 mm 的铝合金霍普金森压杆测试系统，子弹的长度为600 mm ，入射杆和透射杆的长度均为2000 mm ，吸收杆长度为1000 mm 。
由于铝蜂窝为低阻抗材料，为有效测量入射杆和透射杆上应力波信号，实验采用了在入射杆贴灵敏度系数低的普通电阻应变片，透射杆上贴灵敏度系数较高的半导体应变片。
本试验中对入射应力波形采用了脉冲整形技术[7]-[9]，经过多次试验，选用直径10 mm ，厚度0.5 mm 的黄铜片作为脉冲整形材料。
根据一维应力波理论，可得到时间的应力、应变和应变率分别为：()()()()()()()()()000012d t i r t i r t t A E t t t A C t t t t L t t t σεεεεεεεεε =++ =−−=∫ (1)式中应力应变均以压为正，εi 、εr 及εt 分别为压杆中的入射、反射及透射应变波，E 、C 0和A 分别为压杆的弹性模量、弹性波速和横截面积，A 0和L 0分别为试样的横截面积和初始长度。
通过SHPB 测得入射波、反射波及透射波，经过公式1得到如图2不同规格的铝蜂窝，动态应变下的应力–应变曲线，动态应变率约为103 s −1。
3. 实验结果3.1 应力应变曲线分析如图2所示，铝蜂窝试样As 、B 、C 的动态和静态压缩应力–应变曲线都呈现出多孔材料典型变形三Figure 2. The quasi-static and dynamic stress-strain curves图2. 准静态与动态应力–应变曲线阶段特性：弹性变形阶段，稳定屈服阶段，致密化阶段，动态压缩应力–应变曲线与静态应力–应变曲线规律相同，由于铝蜂窝在动态压缩变形过程中，整体结构的宏观变形过程与静态压缩变形过程相同，都为：弹性变形阶段，铝蜂窝孔格壁发生弹性变形；随着应力增加到铝蜂窝孔格壁屈服应力时，蜂窝孔格壁部分发生失稳，折叠，并不断重复这个过程；当整个压缩方向铝蜂窝孔格壁折叠完成，此时进入致密化阶段，折叠屈曲蜂窝壁相互接触，样品内部孔隙不断减小，应力迅速增加，直到最终孔格完全密实化。
