• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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分层递变梯度蜂窝材料的面内冲击性能
刘颖, 何章权, 吴鹤翔, 张新春
2011, 31(3): 225-331. doi: 10.11883/1001-1455(2011)03-0225-07
提出了一种分层递变梯度蜂窝材料模型,以期控制蜂窝材料的能量动态吸收性能。此模型通过改 变胞元的半径来改变蜂窝材料的面内特征参数,以实现蜂窝材料面内动力响应特性的多目标优化设计。计算 结果表明,此模型可以在减小初始峰值应力水平的前提下,同时实现材料能量吸收过程的控制,并可以有效控 制进入被保护结构的应力水平。此模型可为蜂窝材料冲击动力学性能的多目标优化设计提供理论指导和设 计思路。
关键词: 固体力学, 面内冲击, ABAQUS, 功能分层梯度蜂窝材料, 平台应力
胞元微拓扑结构对蜂窝材料面内冲击性能的影响
刘颖, 张新春
2008, 28(6): 494-502. doi: 10.11883/1001-1455(2008)06-0494-09
研究了面内冲击载荷作用下胞元微拓扑结构对蜂窝材料动态冲击性能的影响。首先,在胞元边长、厚度一致的条件下,讨论了不同形状胞元、以及胞元形状相同但排列方式不同的蜂窝材料的动态冲击性能,并给出了试件及其微结构的动态演化过程。在此基础上,讨论了胞元微观排列方式对蜂窝材料的能量吸收能力的影响。计算结果表明,除了胞元基本结构参数(边长、壁厚等),胞元形状及排布方式也是影响蜂窝材料动态性能的重要因素。由于三角形单胞的稳定性,三角形填充蜂窝材料与四边形填充蜂窝材料相比,表现出更强的能量吸收能力。而交错排布则对应着更加均匀的变形和稳定的平台区。同时,局部拓扑结构的变化,交错排布的试件在冲击压缩的过程中表现出独特的颈缩现象。此结论将为蜂窝材料微结构的动力学优化设计提供指导和依据。
关键词: 固体力学, 蜂窝材料, 微观排布, 胞元, 变形机制, 冲击性能
缺陷分布不均匀性对蜂窝材料面内冲击性能的影响
刘颖, 张新春
2009, 29(3): 237-242. doi: 10.11883/1001-1455(2009)03-0237-06
利用显式动力有限元方法数值讨论了缺陷(胞壁缺失)分布不均匀性对蜂窝材料面内冲击性能的影响。首先,参考理想六边形蜂窝材料在不同冲击速度下的变形特性,将蜂窝材料划分成9个区域,在此基础上讨论了缺陷分布在不同区域时对蜂窝材料面内冲击性能的影响。研究表明,在冲击载荷作用下,除了缺失率以外,蜂窝材料的面内冲击性能也依赖于缺陷的分布,且在中低冲击速度时表现出更高的敏感性。随着缺失率的增加,蜂窝材料的平台应力明显减小,而平台应力对缺失率及冲击速度的敏感性依赖于缺陷的位置。该结论对蜂窝材料的安全性评估及动力学优化设计具有一定的指导意义。
关键词: 固体力学|胞壁缺失|有限元法, 蜂窝材料|变形机制|平台应力|面内
具有负泊松比效应蜂窝材料的面内冲击动力学性能
张新春, 刘颖, 李娜
2012, 32(5): 475-482. doi: 10.11883/1001-1455(2012)05-0475-08
基于显式动力有限元ANSYS/LS-DYNA,研究了面内冲击作用下具有负泊松比效应蜂窝材料的 动态冲击性能。在保证胞元壁长和壁厚不变的前提下,通过改变胞元扩张角,建立了内凹六边形蜂窝模型。 具体讨论了胞元扩张角和冲击速度对蜂窝材料面内冲击变形和能量吸收能力的影响。研究发现,在冲击载荷 作用下,内凹蜂窝材料的面内冲击性能依赖于胞元扩张角。胞元扩张角的绝对值越大,冲击端的平台应力越 高。随着冲击速度的提高,蜂窝材料表现出更强的能量吸收能力。
关键词: 固体力学, 能量吸收, 显式动力有限元, 蜂窝材料, 负泊松比效应, 平台应力, 面内冲击