【摘 要】
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蜂窝材料是人类研究仿生学的一大成果。由于蜂窝连续的多墙面排列和六边形网状结构分散承担了来自各个方向的外力,使蜂窝结构对挤压的抵抗比其他形状的结构高得多,从而人们开
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蜂窝材料是人类研究仿生学的一大成果。由于蜂窝连续的多墙面排列和六边形网状结构分散承担了来自各个方向的外力,使蜂窝结构对挤压的抵抗比其他形状的结构高得多,从而人们开发出以蜂窝铝为芯层的蜂窝铝夹芯板。由于在承受荷载塌陷至一个更加稳定的状态前蜂窝铝夹芯板能吸收很大的能量并保护其他结构免受损坏,以蜂窝铝作为芯体的夹芯板已经被公认为潜在的保护结构的材料被广泛应用于不同的工业领域,如航空、航天、汽车、包装、船舶、军事、交通、建筑等。然而传统的蜂窝铝夹芯板在受力过程中容易发生剥离开裂。为了提供一种制作工艺简单、不易开裂脱离且冲击吸能性能强的蜂窝铝夹芯板结构,提出了一种一体型复合夹芯板。该结构上下两面为蜂窝铝-环氧树脂复合层,中间为蜂窝铝夹芯层。这种复合夹芯板的芯层和面层连成整体,无明显的分界面,整体性能获得了极大的提高。通过压缩、四点剪切及局压对两种夹芯板的弹性模量、屈服荷载、极限受弯承载力、变形机理和吸能能量等力学性能进行了研究。本文的研究工作主要包括:通过准静态压缩及四点剪切试验对环氧树脂/蜂窝铝一体型夹芯板进行了研究,并与传统蜂窝铝夹芯板做了对比,分别分析了这两种夹芯板的破坏过程和破坏形貌以及其破坏机理。通过压缩荷载-位移曲线和四点剪切荷载-位移曲线,分析了不同参数设置对其屈服荷载、吸能能力以及抗剪极限承载力等力学性能的影响。结果表明:一体型夹芯板的吸能能力和抗剪极限承载力受树脂浸入厚度、表面树脂附加层厚度和试件厚度的影响较大。通过准静态局压试验测试了传统蜂窝铝夹芯板与环氧树脂/蜂窝铝一体型夹芯板的局压力学性能。试验研究了其破坏形态和荷载-位移曲线,分析了不同复合层厚度、不同压头类型和不同边界条件等因素对试件的承载力和吸能能力的影响。研究结果表明:传统夹芯板局压承载力和吸能能力受面层厚度、孔棱大小以及压头类型的影响较大。与传统夹芯板相比,一体型复合夹芯板在准静态局部受压时复合层和芯体之间未发生脱离开裂,具有较好的整体性、稳定性和吸能性能。
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