蜂窝夹层结构

学习资料

1.简介

蜂窝夹层结构是复合材料的一种特殊类型。由于这种轻型结构材料具有最优比强度 、比刚度 、最大抗疲劳性能 、表面平整光滑等特点 ,已在航空、航天领域得到较为广泛地应用。

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蜂窝夹层结构实质上是由面板蜂窝芯胶黏剂 3 种基本材料组合而成的复合材料 。常用的为铝面板 - 铝蜂窝夹层结构 、碳纤维面板 -芳纶纸蜂窝夹层结构 、玻璃纤维面板 - 玻璃纤维蜂窝夹层结构、 芙拉纤维面板 -Nomex 蜂窝夹层结构等。

从几何形状角度,最常见的蜂窝形式为正六边形蜂窝,其他还有圆形蜂窝过拉伸蜂窝。其中过拉伸蜂窝在一个方向可以产生较大的弯曲变形,适用于曲率比较大的结构。

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2.蜂窝夹层结构有限元分析

蜂窝夹层结构有限元分析一般分为两种方法:

  • 1.宏观等效夹层建模
  • 2.蜂窝细节建模

等效夹层建模指将蜂窝夹层等效为均匀的实体,而不建立蜂窝具体的晶格形状。适用于整体结构刚度分析。

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需要特别注意的是,在将蜂窝等效为均质实体时,务必采用三维实体单元模拟夹层,不可使用壳单元或连续壳单元,面板则使用壳单元、连续壳或者实体单元均可。

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此类模型可以用于求解结构整体的变形。局部的细节应力应变表征误差很大。

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细节建模是指按照蜂窝晶格的真实形状建立几何模型,通常用一系列曲面组成,这类结构网格数量多,一般适用于小尺度结构的精细分析(如蜂窝板压溃)。

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由于此类结构涉及的蜂窝晶格多,不同区域属性也不一样,一般需要借助专用插件进行建模。

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