六邊形鋁蜂窩共面力學行為與緩沖性能分析研究

魏思瑤，李榮隆，王 一，龍飛帆

（貴州大學機械工程學院，貴州 貴陽 550025）

1 引言

在運輸過程中，包裝產品難免受到機械沖擊、振動等作用，而緩沖材料能夠吸收沖擊所產生的能量，從而有效保護商品[1]。多孔材料是緩沖材料的典型結構。多孔材料是由封閉或者彼此互相聯通的孔隙所形成網絡結構的固體材料。蜂窩結構質量小，效率高，能量吸收能力強[2]，是多孔結構中被研究最多的一種，這種結構有著獨特且優秀的幾何力學性能[3]，在力學、結構、保緩沖包裝材料等學科有廣泛應用[4]。蜂窩的基體材料有很多類型，如金屬、瓦楞紙、工程塑料、陶瓷等，其中金屬芯材中以鋁最多[5]。金屬類蜂窩芯材主要適用于包裝、飛機制造業、汽輪機制造業、船舶制造業、交通運輸業環等。蜂窩結構最大的優點是能量吸收性好[6]，所以對其力學性能的研究就很重要[7]。目前主要研究方向是胞元形狀[8]、邊長和壁厚等諸多等因素對于蜂窩材料的沖擊性能和力學性能[9]，并且基本集中在六邊形蜂窩芯材上面。在對其共面載荷下的動態力學性能上，研究較少。將利用數值模擬仿真方法繪制應力-應變等力學曲線，來研究沖擊載荷作用下六邊形蜂窩材料共面力學性能和在沖擊載荷作用下蜂窩材料的變形方式[10]。

2 有限元模型和分析方法

2.1 有限元模型

取斜孔壁邊長l為3mm 深度b為10mm 且擴展角 θ 為30°，如圖1 所示。沿x1方向給六邊形蜂窩共面沖擊載荷條件下，建立六邊形蜂窩力學性能分析的有限元幾何材料，如圖2 所示。……