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不规则蜂窝夹芯面内等效弹性参数研究

马连华  王亲猛  杨庆生  
【摘要】:蜂窝夹芯是航空航天行业被广泛采用的一种多孔轻质材料。由于蜂窝形状及尺寸的多样性,不规则蜂窝夹芯可视为正交各向异性材料。针对Gibson公式计算蜂窝夹芯面内弹性参数的不足,本文采用均匀化方法研究了不规则蜂窝夹芯各向异性性质,得到了适合二维周期结构的蜂窝夹芯面内各等效弹性参数计算公式,将均匀化理论与有限元法相结合计算等效弹性参数。通过建立蜂窝胞元的参数化模型,分析了几何参数对夹芯面内等效性能的影响,并将均匀化有限元法得到的数值计算结果与传统的Gibson公式进行了比较。结果表明,采用均匀化方法可得到更为准确的宏观等效弹性参数,已有的Gibson公式仅在相对密度较小的情况与本文数值结果吻合;相对密度较大时,蜂窝胞棱处的由应力集中引起的复杂应力应变分布会对夹芯宏观力学性质产生较大的影响,本文数值结果比Gibson公式计算结果更为合理可靠。

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