内凹负泊松比蜂窝结构的面内双轴冲击响应
2021-04-07姚永永苏步云肖革胜许海涛树学峰
高压物理学报 2021年2期
姚永永,苏步云,肖革胜,许海涛,树学峰
(太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所,山西 太原 030024)
负泊松比蜂窝结构又称拉胀结构,因具有许多常规结构不具备的力学特性[1],而成为研究热点。蜂窝材料具有较高的相对刚度、强度和高效的能量吸收能力,在抗剪切、抗屈曲、提高硬度以及抗疲劳等方面拥有独特的优越性[2-3],在一些应用领域中发挥着关键作用,如汽车、航空、军事、医学领域[4]。多孔结构的力学性能主要取决于细观上的拓扑结构。近年来,通过改变细观结构,人们发现负泊松比结构具有很多特殊优势,因而被广泛应用[5]。
马芳武等[6]研究了一种内凹三角形负泊松比结构,通过改变内凹角度,分析了冲击端和固定端的平台应力和能量吸收能力,并与内凹六边形进行了对比。Zhang 等[7]分析了内凹六边形蜂窝在两个正交方向上的后继屈服拉伸行为,同时考虑结构的塑性影响以及孔壁的非线性行为分析模型,提出了单胞结构的塑性铰变形机制,得到了单胞结构的应力-应变曲线。Li 等[8-9]对内凹蜂窝结构进行分级、强化,并将正弦曲线引入内凹蜂窝结构,得到了新的改进模型,进而分析了结构的泊松比和能量吸收变化。邓小林等[10]研究了全参数化的正弦曲线蜂窝结构,以不同振幅、不同厚度建立模型,研究了蜂窝结构在不同冲击速度下的动力响应,发现正弦曲线蜂窝较常规六边形蜂窝有更好的能量吸收效果。崔世堂等[11]利用有限元模拟方法研究了负泊松比蜂窝结构面内冲击动力学特性,发现平台应力和结构的比吸能随冲击速度的增大而增高,随胞元扩展角的增大而降低。……
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