负泊松比蜂窝材料的动力学响应及能量吸收特性

作     者：韩会龙 张新春 王鹏 HAN Huilong;ZHANG Xinchun;WANG Peng

作者机构：华北电力大学机械工程系河北保定071003 

出 版 物：《爆炸与冲击》 (Explosion and Shock Waves)

年 卷 期：2019年第39卷第1期

页      面：44-54页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11402089) 河北省自然科学基金(A2017502015) 中央高校基本科研业务费专项资金(2016MS114 2017MS153) 

主　　题：多胞材料 负泊松比 平台应力增强效应 能量吸收 

摘      要：针对传统正方形蜂窝,通过用更小的双向内凹结构胞元替代原蜂窝材料的结构节点,得到了一种具有负泊松比特性的节点层级蜂窝材料模型。利用显式动力有限元方法,研究了冲击荷载作用下该负泊松比蜂窝结构的动力学响应及能量吸收特性。研究结果表明,除了冲击速度和相对密度,负泊松比蜂窝材料的动力学性能亦取决于胞元微结构。与正方形蜂窝相比,该负泊松比层级蜂窝材料的动态承载能力和能量吸收能力明显增强。在中低速冲击下,试件表现为拉胀材料明显的颈缩现象,并展示出负泊松比材料独特的平台应力增强效应。基于能量吸收效率方法和一维冲击波理论,给出了负泊松比蜂窝材料的密实应变和动态平台应力的经验公式,以预测该蜂窝材料的动态承载能力。本文的研究将为负泊松比多胞材料冲击动力学性能的多目标优化设计提供新的设计思路。