• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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剪切增稠液填充碳纤维纸蜂窝的失效机理与缓冲性能

张弘弛, 龙舒畅, 吴志斌, 马辛源, 杨杰. 剪切增稠液填充碳纤维纸蜂窝的失效机理与缓冲性能[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0076
引用本文: 张弘弛, 龙舒畅, 吴志斌, 马辛源, 杨杰. 剪切增稠液填充碳纤维纸蜂窝的失效机理与缓冲性能[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2026-0076
ZHANG Hongchi, LONG Shuchang, WU Zhibin, MA Xinyuan, YANG Jie. Failure Mechanism and Cushioning Performance of Paper-based Carbon Fiber Honeycombs Filled with Shear Thickening Fluid[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0076
Citation: ZHANG Hongchi, LONG Shuchang, WU Zhibin, MA Xinyuan, YANG Jie. Failure Mechanism and Cushioning Performance of Paper-based Carbon Fiber Honeycombs Filled with Shear Thickening Fluid[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2026-0076

剪切增稠液填充碳纤维纸蜂窝的失效机理与缓冲性能

doi: 10.11883/bzycj-2026-0076

Failure Mechanism and Cushioning Performance of Paper-based Carbon Fiber Honeycombs Filled with Shear Thickening Fluid

  • 摘要: 碳纤维纸蜂窝具有轻质、高比强度和高比刚度等优势,但其胞壁材料脆性较强,在冲击载荷下易发生局部屈曲与突发破坏,限制了结构缓冲吸能性能的进一步提升。针对该问题,本文提出一种剪切增稠液填充碳纤维纸蜂窝(STF-CFH)复合结构,将玉米淀粉基的剪切增稠液填充于蜂窝胞元内部,并通过落锤冲击试验、高速摄影和耦合欧拉-拉格朗日(CEL)有限元模拟,研究其动态力学响应、失效模式及流固耦合增强机制。结果表明,STF填充可显著改善碳纤维纸蜂窝的压溃稳定性,使结构失效模式由局部化脆性破坏转变为更均匀的整体渐进压溃。在40 J冲击能量下,STF-CFH复合结构的平均压溃力和压溃力效率分别提升至未填充蜂窝的1.62倍和1.39倍;在80 J冲击能量下,峰值力降低至未填充蜂窝的0.76倍,平均压溃力和压溃力效率分别提高至1.81倍和2.38倍,表现出吸能增效特性。数值结果进一步表明,冲击过程中胞元内部STF在高剪切作用下发生黏度跃升,并通过侧向约束和压力传递作用抑制蜂窝壁局部失稳,促进更多胞元参与变形耗能。研究结果可为轻质自适应抗冲击蜂窝结构设计提供参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2026-03-16
  • 网络出版日期:  2026-09-23

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