針對當(dāng)前鋁蜂窩材料在共面緩沖性能方面的不足,基于已有的內(nèi)凹六邊形蜂窩和Miura折紙單元,提出了一種改進型內(nèi)凹六邊形蜂窩材料。利用有限元軟件,建立了3種有限元模型并進行了共面和異面方向的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮模擬,獲得了3種模型在2種工況條件下的變形模式和表征緩沖性能的平臺應(yīng)力值�；谒岱涓C材料,設(shè)計了一種折紙型二級緩沖結(jié)構(gòu)并進行了有限元分析。分析表明,提出的改進型內(nèi)凹六邊形蜂窩具有三維負泊松比特性,該性能使蜂窩在共面壓縮時具有更高的平臺應(yīng)力;二級緩沖結(jié)構(gòu)滿足飛行器在正常著陸工況和特殊嚴苛著陸工況的不同緩沖性能要求。 

【文章來源】：載人航天. 2020,26(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

Miura折紙單元

圖1 Miura折紙單元相比Miura超材料而言,目前被廣泛研究和采用的負泊松比材料為內(nèi)凹型蜂窩,如內(nèi)凹六邊形蜂窩。此類蜂窩在面內(nèi)受壓時體現(xiàn)出內(nèi)凹變形機制,如圖3所示。

相比Miura超材料而言,目前被廣泛研究和采用的負泊松比材料為內(nèi)凹型蜂窩,如內(nèi)凹六邊形蜂窩。此類蜂窩在面內(nèi)受壓時體現(xiàn)出內(nèi)凹變形機制,如圖3所示。為提高內(nèi)凹六邊形蜂窩胞元的共面剛度,避免失穩(wěn),同時激發(fā)其軸向負泊松比的特性,將2個Miura單元引入內(nèi)凹六邊形胞元中,作為兩側(cè)胞壁,形成圖4所示的改進型內(nèi)凹六邊形胞元。根據(jù)文獻[9],Miura單元的4個幾何參數(shù)確定,分別為單元基本四邊形邊長a、b及其夾角γ、單元折疊角θ。對于內(nèi)凹六邊形蜂窩,基本參數(shù)包括胞元高度H、胞元邊長l、基材密度ρ和內(nèi)凹角φ。為方便與正六邊形蜂窩進行對比,定義φ=120°。將Miura單元引入后,再增加材料高度方向Miura單元的數(shù)量參數(shù)n。根據(jù)圖4所示的幾何關(guān)系,當(dāng)蜂窩材料的基本參數(shù)確定時,Miura單元的參數(shù)a、b及折疊角θ可根據(jù)式(1)～(3)確定。在不改變內(nèi)凹角的前提下,蜂窩主要的設(shè)計參數(shù)為胞元壁厚t及四邊形內(nèi)角γ。正六邊形蜂窩和內(nèi)凹六邊形蜂窩相對密度ρA和ρB的計算方法如式(4)、(5)所示。根據(jù)式(1)～(3),考慮內(nèi)角γ,對式(5)進行修改,可獲得改進型蜂窩的相對密度ρC的計算公式(6)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]星型-箭頭蜂窩結(jié)構(gòu)的面內(nèi)動態(tài)壓潰行為[J]. 盧子興,王歡,楊振宇,李響.  復(fù)合材料學(xué)報. 2019(08)
[2]手性和反手性蜂窩材料的面內(nèi)沖擊性能研究[J]. 盧子興,李康.  振動與沖擊. 2017(21)
[3]負泊松比蜂窩動態(tài)壓潰行為的有限元模擬[J]. 盧子興,李康.  機械強度. 2016(06)
[4]負泊松比蜂窩抗沖擊性能分析[J]. 侯秀慧,尹冠生.  機械強度. 2016(05)
[5]鋁蜂窩串聯(lián)緩沖結(jié)構(gòu)靜態(tài)壓縮仿真與試驗研究[J]. 李萌,劉榮強,羅昌杰,郭宏偉,丁北辰.  振動與沖擊. 2013(09)



本文編號：3504042