吴建均,王永静,谢敬尧,李晓露,倪娜,张陵

(西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,710049,西安)

近年来,轻质多孔材料以其优良的结构性能和多功能特性,成为众多学者和工程技术人员关注的热点。波纹结构作为一种典型的点阵多孔材料,具有结构形式简单、易于加工和维护、质量小、强度和刚度高、抗撞击力强、能有效散热等优点,已在航空航天、高速列车、建筑及包装等领域得到了广泛应用,并具有进一步发展的潜质[1]。但是,波纹结构亦存在如下问题:因其严重的各向异性力学性能,结构易发生屈曲失稳破坏,承载能力对初始缺陷比较敏感,且能量吸收能力明显弱于泡沫和蜂窝材料。为进一步提高波纹结构的力学性能,许多学者提出将泡沫材料填充到波纹芯体中制备复合夹心结构,可使其力学性能得到较大的提高。鉴于泡沫波纹复合夹心板的优异特性,不少学者对泡沫波纹复合夹心板的力学性能进行了研究[2-3]。

早在1951年,Libove等人就对波纹夹心板的等效弹性常数进行了推导[4];他们通过对材料常数的等效,将具有复杂结构的实际模型简化成各向异性的等效材料属性[5],这在很大程度上简化了计算,且具有较高的精度。Hohe和Becker对二维周期点阵材料夹心板的等效理论研究进行了较为全面的综述,指出等效刚度参数主要取决于芯体与面板的相互作用,因此要将面板和芯体综合考虑以获得夹心板的整体宏观等效刚度[6]。Cheng等基于有限元分析,得到了波纹夹心板的所有等效刚度[7]。……