帶有典型缺陷的金屬蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度研究①

楊 凱，劉立武，于開(kāi)平，孔祥皓

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天科學(xué)與力學(xué)系，哈爾濱 150001;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所，哈爾濱 150001)

0 引言

隨著空間技術(shù)的深入研究，金屬熱防護(hù)系統(tǒng)以其卓越的綜合性能逐漸成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一，并已設(shè)計(jì)制造出多種可重復(fù)使用的金屬熱防護(hù)系統(tǒng)［1－2］。薄壁高溫合金蜂窩夾層結(jié)構(gòu)因其既能滿足高超聲速飛行器對(duì)熱防護(hù)系統(tǒng)質(zhì)量與體積的要求，又能解決防熱、隔熱、承載一體化設(shè)計(jì)難題而被越來(lái)越廣泛地用于航空航天領(lǐng)域［1，3－6］。該結(jié)構(gòu)屬于格柵夾層結(jié)構(gòu)中的一類，中間層則為輕質(zhì)多孔材料中的蜂窩材料。Gibson和Ashby全面地總結(jié)了蜂窩材料的力學(xué)性能［6］，范華林等對(duì)炭纖維點(diǎn)陣復(fù)合材料的制備及其性能做了較為深入的研究［7－8］，盧天健等探討了多孔金屬材料的多功能化設(shè)計(jì)［9］。該結(jié)構(gòu)在制備、裝配或服役過(guò)程中可能產(chǎn)生缺陷，其力學(xué)性能受到缺陷類型、尺寸和位置等諸多因素的影響，因此仍需進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)研究結(jié)構(gòu)的變形和破壞規(guī)律。

結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度的測(cè)定是為了能夠判斷存在制備、裝配或服役缺陷的結(jié)構(gòu)在被檢測(cè)出來(lái)并進(jìn)行維修之前，是否具有足夠的服役能力，即為了疲勞、腐蝕或意外撞擊等形成的缺陷在導(dǎo)致災(zāi)難性破壞之前能夠被發(fā)現(xiàn)并補(bǔ)救。具備剩余強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了現(xiàn)代飛行器結(jié)構(gòu)對(duì)可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的綜合要求。本文對(duì)帶有3種典型缺陷的薄壁高溫合金蜂窩夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行側(cè)拉伸與側(cè)壓縮、平壓縮和三點(diǎn)彎曲等宏觀力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度隨著缺陷尺寸的變化規(guī)律。……