弧形双箭头蜂窝面内压缩性能试验与仿真

TB34; 蜂窝结构作为一种仿生材料,在抗冲击吸能、轻量化等多个领域优势显著,得到了广泛研究.其中,双箭头蜂窝(Double-Arrow Honeycomb,DAH)在压缩载荷下较六边形蜂窝的平台应力更高,吸能性更好.为了进一步提升DAH的比吸能(Specific Energy Absorption,SEA),文中通过引入双弧形边代替DAH原有直边,提出一种弧形双箭头蜂窝(Circular Double-Arrow Honeycomb,CDAH),采用3D打印制备了CDAH样件并进行了准静态压缩试验;同时,基于有限元软件建立了CDAH的数值仿真模型,通过与试验结果的对比验证了模型的准确性;利用...

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Published in华南理工大学学报（自然科学版） Vol. 51; no. 1; pp. 61 - 68
Main Authors 亓昌, 丁晨, 刘海涛, 江峰, 陈上, 杨姝
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 大连理工大学 宁波研究院,浙江 宁波 315016%大连理工大学 汽车工程学院/工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁 大连 116024%中国北方车辆研究所,北京 100072 2023
大连理工大学 汽车工程学院/工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁 大连 116024
Subjects
负泊松比
动态压溃
比吸能
拉胀材料
双箭头蜂窝
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ISSN1000-565X
DOI10.12141/j.issn.1000-565X.220099

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Summary:TB34; 蜂窝结构作为一种仿生材料,在抗冲击吸能、轻量化等多个领域优势显著,得到了广泛研究.其中,双箭头蜂窝(Double-Arrow Honeycomb,DAH)在压缩载荷下较六边形蜂窝的平台应力更高,吸能性更好.为了进一步提升DAH的比吸能(Specific Energy Absorption,SEA),文中通过引入双弧形边代替DAH原有直边,提出一种弧形双箭头蜂窝(Circular Double-Arrow Honeycomb,CDAH),采用3D打印制备了CDAH样件并进行了准静态压缩试验;同时,基于有限元软件建立了CDAH的数值仿真模型,通过与试验结果的对比验证了模型的准确性;利用冲击波理论推导了CDAH的临界冲击速度,并结合验证后的数值模型研究了面内不同冲击速度下CDAH的动态响应.试验和仿真结果均表明:与DAH相比,CDAH的平台应力更高,比吸能也更大.其中,当应变达到0.6时,CDAH的SEA相较于DAH提升了71％,并且在中高速冲击下呈现明显的倒"V"和倒"U"形变形带,显示出良好的负泊松比特性;随着冲击速度提高,CDAH的平台应力与比吸能均显著提升,100 m/s下的平台应力是5 m/s下的3倍,这有助于CDAH在高速抗冲击防护中应用.
ISSN:1000-565X
DOI:10.12141/j.issn.1000-565X.220099