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EPP泡沫填充对铝蜂窝压缩性能的影响研究

玻璃钢／复合材料 2017年第3期 49-52,43页

作者：刘强陈航中山大学工学院广州510006 湖南大学机械学院长沙410082

采用准静态轴向压缩实验和有限元仿真相结合的方法,对EPP泡沫(聚丙烯塑料发泡材料)填充对铝蜂窝结构压缩性能的影响开展了研究。实验发现,相对空铝蜂窝,EPP泡沫填充铝蜂窝结构的峰值力、平均抗压强度和吸收能量分别提高了1.9%~43.33%、4... 详细信息

采用准静态轴向压缩实验和有限元仿真相结合的方法,对EPP泡沫(聚丙烯塑料发泡材料)填充对铝蜂窝结构压缩性能的影响开展了研究。实验发现,相对空铝蜂窝,EPP泡沫填充铝蜂窝结构的峰值力、平均抗压强度和吸收能量分别提高了1.9%~43.33%、46.59%~179.53%和46.26%~179.04%。并且相对空铝蜂窝与单独EPP泡沫之和,泡沫填充结构的平均抗压强度和总吸能分别提高了2%~23.5%和3.9%~23.3%。此外,采用Ls-dyna软件对EPP泡沫填充铝蜂窝的破坏过程进行了仿真,发现EPP泡沫填充可以有效抵抗蜂窝壁变形,并且获得了与实验较吻合的破坏过程和位移曲线。研究表明,利用EPP泡沫填充铝蜂窝,能有效改善铝蜂窝结构的轴向压缩性能。

关键词：轻量化铝蜂窝 EPP泡沫 Ls-dyna 压缩性能

Sandwich等效理论在铝蜂窝复合夹层板中的应用与分析

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科学技术与工程 2012年第10期20卷 2282-2285,2289页

作者：杨永春田拓刘坤宁王国庆中国海洋大学工程学院青岛266100

利用Sandwich等效理论简化铝蜂窝复合夹层板芯层的材料参数。结合ANSYS有限元软件单元库中的Shell91单元对试样进行仿真计算。由三点弯物理实验和仿真计算的结果对比,表明等效简化具有良好的效果。同时由于修正系数γ的取值对于等效结... 详细信息

利用Sandwich等效理论简化铝蜂窝复合夹层板芯层的材料参数。结合ANSYS有限元软件单元库中的Shell91单元对试样进行仿真计算。由三点弯物理实验和仿真计算的结果对比,表明等效简化具有良好的效果。同时由于修正系数γ的取值对于等效结果具有一定影响,通过对不同结构参数板体的仿真分析,来探讨这种影响的特征,为工程计算应用提供一定的参考。

关键词： Sandwich等效理论铝蜂窝修正系数

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钎焊铝蜂窝板的研制与力学性能研究

钎焊铝蜂窝板的研制与力学性能研究

作者：李东田昆明理工大学

学位级别：硕士

胶粘铝蜂窝板由于重量轻、强度高、刚性大、稳定性好、隔热隔声,在飞机、列车、船舶、建筑等领域中具有广泛的使用前景。然而,其强度、使用寿命以及允许的工作环境在很大程度上受胶粘剂的性能所影响。因此需要以一种新的制造方法来彻底... 详细信息

胶粘铝蜂窝板由于重量轻、强度高、刚性大、稳定性好、隔热隔声,在飞机、列车、船舶、建筑等领域中具有广泛的使用前景。然而,其强度、使用寿命以及允许的工作环境在很大程度上受胶粘剂的性能所影响。因此需要以一种新的制造方法来彻底改变其现有缺点,而钎焊法是取代胶粘法最理想的方法,通过钎焊方法形成的接头能形成冶金结合,其力学性能远高于胶粘材料。本文在钎料复合轧制技术的基础上,对钎焊铝蜂窝板的制造方法及力学性能进行研究,研究工作及结果主要包括: (1) 对蜂窝芯的成形方法和钎焊铝蜂窝板的钎焊技术进行研究,研究发现,蜂窝芯采用辊压+冲压成形方案较合理,钎焊铝蜂窝板的钎焊温度在605℃～621℃为宜。 (2) 运用薄板理论,综合考虑铝蜂窝的初始缺陷及大挠度特性,建立钎焊铝蜂窝板的平压强度理论模型,分析铝蜂窝原材料钎焊后的力学性能对平压强度及平压变形过程的影响。结果发现,壁板的压应力超过原材料钎焊后的屈服强度63%后,蜂窝板才开始发生破坏。 (3) 分析蜂窝结构在纵横方向上的差异性和面板原材料钎焊后的力学性能对钎焊铝蜂窝板纵向和横向侧压变形过程及破坏形式的影响。结果发现,纵向侧压面板的极限强度与原材料钎焊后的拉伸强度相当,而横向侧压面板的极限强度比纵向约低12%;纵向侧压最后发生面板皱曲失稳,而横向侧压发生剪切皱折失稳。 (4) 采用自行设计的剪切试验装置对钎焊铝蜂窝板的剪切性能进行测试,分析原材料钎焊后的剪切屈服强度对钎焊铝蜂窝板剪切强度和剪切变形过程的影响。结果发现,纵向剪切强度为1MPa,横向剪切强度为0.66MPa。文章对钎焊铝蜂窝板进一步的研发工作及应用前景进行了初步讨论。

关键词：铝蜂窝钎焊力学性能变形机理

腿式着陆器用泡沫铝和铝蜂窝缓冲器的仿真与试验研究

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腿式着陆器用泡沫铝和铝蜂窝缓冲器的仿真与试验研究

作者：李萌哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

泡沫铝和铝蜂窝缓冲器具有比吸能大、工作可靠等优点,因此得到了广泛应用,铝蜂窝缓冲器多次成功应用于腿式着陆器中。对泡沫铝和铝蜂窝缓冲器,传统的研究方法主要以试验为主,耗时长、成本高。随着计算机计算能力的提高,数值仿真应用越... 详细信息

泡沫铝和铝蜂窝缓冲器具有比吸能大、工作可靠等优点,因此得到了广泛应用,铝蜂窝缓冲器多次成功应用于腿式着陆器中。对泡沫铝和铝蜂窝缓冲器,传统的研究方法主要以试验为主,耗时长、成本高。随着计算机计算能力的提高,数值仿真应用越来越广,为缩短腿式着陆器用泡沫铝和铝蜂窝缓冲器的研制周期、降低其开发成本,开展对腿式着陆器用泡沫铝和铝蜂窝缓冲器的仿真研究具有重要意义。为了提高泡沫铝和铝蜂窝缓冲器的仿真建模效率,对前处理软件进行参数化建模二次开发。针对泡沫铝和铝蜂窝材料的结构特点,开发泡沫铝缓冲器压缩仿真、铝蜂窝缓冲器准静态压缩仿真、冲击载荷作用下的仿真、串联式铝蜂窝缓冲器冲击仿真共六个模块。实现两种缓冲器有限元分析模型的参数化建模,提高仿真效率,避免手动建模可能产生的错误。采用LS-DYNA软件提供的Crushfoam材料模型对泡沫铝缓冲器进行压缩仿真,其优点是仿真计算速度快,它对于腿式着陆器的整体仿真具有重要的指导意义,但该仿真模型需要确定的参数多,且需要导入泡沫材料的应力-应变曲线。给出应用简化立方体模型对泡沫铝缓冲器进行压缩仿真的方法,并通过大量实验验证本文所给出仿真算法的正确性。针对有限元分析计算量大的问题,基于铝蜂窝材料的对称性结构特点,对Y形蜂窝胞元进行压缩仿真,该仿真算法计算量小、具有较高的计算精度。为了提高仿真计算的精度,进行铝蜂窝缓冲器整体模型的压缩仿真,整体模型计算精度高,但运算量大、耗时长。铝蜂窝缓冲器通常需要进行预压缩处理以提高其缓冲性能,分别对预压缩处理后的Y形蜂窝胞元及整体铝蜂窝进行仿真计算。通过实验验证铝蜂窝材料缓冲器仿真计算的正确性。腿式着陆器用缓冲器通常是一种多级组合式结构,分别以二级组合式泡沫铝和铝蜂窝缓冲器为例,对多级式缓冲器进行压缩仿真,为着陆器软着陆过程的仿真提供参考。

关键词：腿式着陆器缓冲器泡沫铝铝蜂窝参数化建模仿真

金属橡胶-铝蜂窝着陆器缓冲机构动力学特性研究

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金属橡胶-铝蜂窝着陆器缓冲机构动力学特性研究

作者：庄雷哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

软着陆是探月工程的重要环节,着陆器通过缓冲机构吸收冲击能量实现软着陆,以有效保护所携带的精密仪器,保证后续探测任务的顺利进行。随着月球探测领域的不断发展,后续着陆器将实现行走功能以扩大其探测范围,提高探测效率,而行走过程所... 详细信息

软着陆是探月工程的重要环节,着陆器通过缓冲机构吸收冲击能量实现软着陆,以有效保护所携带的精密仪器,保证后续探测任务的顺利进行。随着月球探测领域的不断发展,后续着陆器将实现行走功能以扩大其探测范围,提高探测效率,而行走过程所造成的冲击会对着陆器的工作可靠性造成影响。因此本文提出了兼顾软着陆与行走过程缓冲的缓冲机构方案,并对着陆器缓冲机构的动力学特性进行了研究。进行了缓冲机构的构型分析,建立了软着陆过程的缓冲机构动力学模型,结合构型分析建立了软着陆仿真模型,分析了金属橡胶和铝蜂窝的吸能机理以在ADAMS中定义缓冲力,并以金属橡胶和铝蜂窝为研究对象,进行了采用不同缓冲介质的软着陆仿真,对比分析了基体质心加速度和位移量,确定了金属橡胶搭配铝蜂窝作为缓冲介质优选方案。基于此给出了缓冲器的构型并建立了缓冲器的动力学模型,为软着陆仿真研究与性能分析提供了理论支持。通过着陆器的软着陆动力学仿真模型进行了不同工况下的软着陆过程仿真,从基体质心加速度、最大吸能比、着陆稳定性等方面探讨了水平速度、月壤摩擦系数、月面坡度等工况参数的改变对软着陆缓冲效果的影响。依据仿真结果建立了综合评价指标以对缓冲效果进行评价,并基于梯度下降法进行了金属橡胶缓冲行程和铝蜂窝压溃力的优化,提高了软着陆稳定性。研究了金属橡胶缓冲构件的抗冲击性能。利用ANSYS LSDYNA建立了金属橡胶抗冲击仿真模型,针对所建立的单自由度仿真模型,研究了冲击载荷下的系统响应理论,得到了半正弦激励下的系统响应与各参数的关系。对金属橡胶的力学性能影响因素进行了分析,研究了温度和相对密度对其非线性力学特性的影响以在仿真模型中定义弹簧与阻尼单元。基于此进行了抗冲击仿真,改变了激励峰值、激励脉宽和金属橡胶相对密度等参数进行了仿真研究并与温度的变化进行了正交对比,为金属橡胶构件应用于行走过程缓冲提供了依据。分析了着陆器的行走过程,建立了着陆器的有限元仿真模型,利用半正弦力载荷模拟了行走过程中所受到的冲击,进行了行走工况下的着陆器抗冲击仿真研究,探究了金属橡胶构件横截面积与长度的改变对冲击隔离系数和构件最大应变的影响,基于此进行了构件参数的优化,实现了行走工况的有效缓冲。

关键词：着陆器缓冲机构金属橡胶铝蜂窝动力学特性

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铝蜂窝材料动态压缩力学性能及吸能分析

材料科学 2014年第3期4卷 96-102页

作者：唐爽邓运来姜科达雷郴祁杨昭中南大学材料科学与工程学院长沙中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室长沙

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)技术,研究了边长为1.0~1.83 mm,箔厚度为0.04~0.06 mm,相对密度为0.05~0.06的三种5052 H18铝合金蜂窝的动态压缩行为。结果表明:铝合金蜂窝在高应变率条件下动态压缩与其准静态压缩的应力–应变曲线均具有... 详细信息

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)技术,研究了边长为1.0~1.83 mm,箔厚度为0.04~0.06 mm,相对密度为0.05~0.06的三种5052 H18铝合金蜂窝的动态压缩行为。结果表明:铝合金蜂窝在高应变率条件下动态压缩与其准静态压缩的应力–应变曲线均具有明显的多孔材料三阶段特征,其塑性屈服平台的应变量大于65%,单位体积吸能为3.32~5.03 MJ/m3,最大吸能效率为0.65~0.7。虽然只有边长为最小的(1 mm)铝蜂窝的失稳屈服极限应力明显高于稳态屈服平台应力,但三种铝蜂窝的稳态屈服平台应力均具有明显的应变率敏感特性,边长/箔厚相同的两种铝蜂窝(1.0 mm/0.04 mm, 1.5 mm/0.06 mm)的体积吸能与吸能效率差别不大。

关键词：铝蜂窝动态力学特性吸能特性霍普金森压杆

铝蜂窝夹层结构穿孔损伤复合材料修理技术研究

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航空工程进展 2023年第5期14卷 120-127页

作者：季国梁薛晓刘文浩国营芜湖机械厂技术中心芜湖241000

铝蜂窝夹层结构穿孔损伤的高效、低成本修理对保障航空装备的完好性具有重要意义。针对铝蜂窝夹层结构穿孔损伤金属面板提出复合材料碳纤维湿补片胶接修理工艺,结合飞机典型铝蜂窝夹层结构形式制备完好和穿孔损伤试样,对穿孔损伤试样开... 详细信息

铝蜂窝夹层结构穿孔损伤的高效、低成本修理对保障航空装备的完好性具有重要意义。针对铝蜂窝夹层结构穿孔损伤金属面板提出复合材料碳纤维湿补片胶接修理工艺,结合飞机典型铝蜂窝夹层结构形式制备完好和穿孔损伤试样,对穿孔损伤试样开展复合材料胶接修理,建立铝蜂窝夹层结构复合材料挖补胶接修理后四点弯强度分析有限元仿真分析模型,并通过仿真计算分析穿孔损伤大小对铝蜂窝夹层结构四点弯强度的影响规律及修复后强度恢复情况。结果表明:复合材料挖补胶接修理可有效恢复穿透损伤铝蜂窝夹层结构的弯曲强度;有限元仿真计算结果与试验结果基本一致,仿真模型能够较为准确地计算各类试样的极限载荷及失效模式;当损伤范围≤φ30 mm(径宽比小于40%)时,复合材料胶接修理工艺可应用于飞机铝蜂窝夹层结构损伤修理中。

关键词：铝蜂窝损伤修理复合材料强度有限元仿真