六边形铝蜂窝力学行为的尺寸效应研究

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：主公焘坯日期：礁!喹6缝!!旦关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校

2、可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签氰一．堡逝Et,．a,q：导师签名：丝孓主日期：g．I目l1目6闷]砑太原理工大学硕士研究生学位论文六边形铝蜂窝力学行为的尺寸效应研究0IIIIIIIIIIIIIllllUllllllllIY2395809摘要六边形蜂窝材料是一种广泛应用于工业领域的多孔材料，其具有相对密度低、比强度比刚度高、隔热隔音性能良好等优点，越来越受到工程界与学术界的关注。其应用范围广泛，在军事防卫、航空航天、汽车、建筑及包装等领域均有十分重要的地位。本文对7种不同面内尺寸(胞孔个数)和10种不同高度的商用六边形铝蜂窝进行了加载速率在6mm／min

3、的面外单轴压缩试验，以此来确定尺寸效应对蜂窝材料五个重要力学参数(曲线模量毛。、弹性模量E。M、初始坍塌应力O'peak、密实化应变％、平台应力仃川)的影响，并对各尺寸试件的曲线模量均值和弹性模量均值进行了比较。实验结果表明：曲线模量均大于弹性模量，初始线性加载过程中存在塑性变形。不同面内尺寸的试件对初始坍塌应力有明显的影响，而其它四个力学参数没有明显的尺寸效应。当蜂窝试件面内尺寸NxN=11×11时，峰值应力趋于稳定；不同高度的试件对密实化应变及弹性模量均有影响，当试件高度为H／d=4．16(H=18mm)时，力学性能稳定。所以，为了获得铝蜂窝材料稳定的力学性能，蜂窝试件的尺寸应至少应为N

4、xN=ll’x11，H／d=4．16(H=18mm)。运用Abaqus软件，对铝蜂窝在动态面外单轴动态压缩下的力学行为进行了模拟分析，研究其变形模态，及面内尺寸与高度对其平台应力和密实化应变的影响。模拟结果显示，铝蜂窝材料在动态面外单轴压缩下，变形模态为局部折叠褶皱变形整体“V”字型变形。由于动态单轴压缩过程中会产太原理工大学硕士研究生学位论文生高频脉冲，忽略了峰值应力和弹性模量，只输出蜂窝材料的平台应力和密实化应变应力应变曲线，两者均表现出尺寸依赖性，基于对两种力学参数的尺寸效应分析可以确定：为了获得动态面外单轴压缩下的蜂窝材料稳定的力学参数，蜂窝试件面内尺寸至少应大于NxN=13x13。

5、蜂窝材料在工程应用中，承载方向往往不仅仅为面外方向。本文应用Abaqus软件，分别从蜀和蜀两个方向对蜂窝以36m／s的速度施加荷载，进行面内单轴动态压缩。模拟结果显示：铝蜂窝材料在蜀方向加载时，变形模态分为两个阶段，第一阶段为“V”型变形，第二阶段为“I”型变形，直到压实。当蜂窝的胞孔数为NxN--11x11时，其平台应力和密实化应变均达到平衡。局方向加载时铝蜂窝材料的变形模态为‘‘I，’型变形逐层褶皱压实。当蜂窝的面内尺寸为NxN=11×1l时，力学参数趋于稳定。关键词：六边形铝蜂窝，尺寸效应，单轴压缩，实验研究，数值模拟II太原理工大学硕士研究生学位论文ANALYSIS0FsIZEEFF

6、ECTSINMECHANICALBEHAvloRoFHEXAGONALHONEYCoMBSABSTRACTHexagonalhoneycombisakindofcellularmaterials．Itsexcellentmechanismpropertywithlowrelativedensity,highspecificstrength，lightquality,highspecificarea，goodpenetrmion，heatinsulation，soundinsulationandSOon，hasbeenincreasinglyreceivedconcernfromthefiel

7、dofengineeringandacademic．Itsappliedrangeisveryimportantsetsinmilitarydefense，avimionandspace，automobileindustry,buildingandpackaging．Out-of-planeuniaxialcompressiontestswereexperimentedwithsevenkindsofdiff