铝蜂窝结构的冲击动力学性能的试验及数值研究
铝的抗冲击性能测试实验
测试铝材料的抗冲击性能, 了解其力学性能
为铝材料的应用提供数据 支持,如汽车、建筑等领
域
研究铝材料的抗冲击性能 与加工工艺、材料成分的
关系
提高铝材料的应用性能, 降低生产成本,提高经济
效益
优化铝材料的生产工艺
提高铝材料的 抗冲击性能
降低生产成本
提高生产效率
提高产品质量
0
0
0
0
1
2
3
4
实验原理
抗冲击性能测试的基本原理
准备实验材料: 铝材料样品、冲 击试验机、测量
工具等
设定实验条件: 冲击速度、温度、
湿度等
进行冲击试验: 将铝材料样品放 置在冲击试验机 上,进行冲击试
验
测量冲击后的变 形和断裂情况,
记录数据
分析实验结果: 根据测量数据, 分析铝材料的抗
冲击性能
撰写实验报告, 总结实验结果和
结论
记录实验数据并进行分析
能越差
实验结果与其他材料的比较
铝的抗冲击性能优于其他 金属材料
铝的抗冲击性能与塑料、 玻璃等非金属材料相当
铝的抗冲击性能与木材、 石材等天然材料相比具有
优势
铝的抗冲击性能在不同温 度、湿度等环境下的表现
不同
实验结果在实际应用中的意义和价值
添加 标题
添加 标题
添加 标题
添加 标题
铝的抗冲击性能测试实验结 果可以指导实际生产中材料
高
实验讨论
实验结果的影响因素的分析
温度:温度对铝的抗冲击 性能有显著影响,温度越
高,抗冲击性能越差
湿度:湿度对铝的抗冲击 性能也有影响,湿度越高,
抗冲击性能越差
加载速度:加载速度对铝 的抗冲击性能也有影响, 加载速度越快,抗冲击性
铝蜂窝夹层结构抗冲击性能试验与数值研究
铝蜂窝夹层结构抗冲击性能试验与数值研究作者:张晟,陈伟,高德平来源:《粘接》2022年第08期摘要:以铝蜂窝夹层结构为研究对象,通过设计固持结构,采用高速冲击试验系统,开展铝蜂窝夹层结构高速冲击试验;建立铝蜂窝夹层结构数值模型,开展高速冲击数值模拟研究,依据试验结果对数值模拟方法进行确认,分析冲击过程中铝蜂窝夹层结构中铝板与蜂窝结构能量吸收与转化规律及其相互关系。
关键词:铝蜂窝夹层结构;抗冲击性能;能量吸收;数值研究中图分类号:TB331文献标志码:A文章编号:1001-5922(2022)08-0142-04Experimental and numerical study on impact resistanceof aluminum honeycomb sandwich structureZHANG Sheng,CHEN Wei,GAO Deping(Key Laboratory of Aerospace Power System, College of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China)Abstract:Taking the aluminum honeycomb sandwich structure as the research object, the high-speed impact test of aluminum honeycomb sandwich structure is carried out by designing the retaining structure and adopting the high-speed impact test system; Establish the numerical model of aluminum honeycomb sandwich structure, carry out high-speed impact numerical simulation research, confirm the numerical simulation method according to the test results, and analyze the energy absorption and transformation law of aluminum plate and honeycomb structure in the aluminum honeycomb sandwich structure and their relationship during the impact process.Key words:]aluminum honeycomb sandwich; impact resistance; energy absorption; numerical investigation鋁蜂窝夹层结构作为典型大涵道比涡扇发动机风扇机匣重要组成部分,其抗冲击性能成为国内外研究重点。
金属蜂窝材料的面内冲击响应和能量吸收特性
文 章编 号 i 1 0 0 1 — 9 7 3 1 ( 2 0 1 3 ) 1 5 - 2 1 4 3 — 0 5
金属 蜂 窝 材 料 的面 内冲 击 响应 和 能 量 吸 收 特 性
张 新春 , 载 荷 下 , 不 同 微 拓 扑 结 构 胞 元 以 及 组 合 Ka g o me 蜂 窝 材 料 的 动 力 响 应 及 变 形 规律 , 并 比较 了
它 们 的能量 吸 收性 能 。然 而 , 除 了相 对 密 度 和 胞 元 微
对 蜂 窝材料 变形 模 式 、 平 台应 力和 比 能量 吸 收 能 力 的
击 方 向亦 是影 响多 胞材 料 面 内冲击力 学性 能 的重 要 因
不 变的前提 下 , 试件 沿 y 方 向 冲击 时表 现 为更 高的 平 台应 力和 更 强 的 能 量 吸 收 能 力 。 随 着 冲 击 速 度 的 增
素I 。冲击加 载方 式 的改 变所 引起 材 料 中丰 富 的 动 力 学演化 特 性还有 待 于进一 步 澄清 。
文 献标 识码 : A
D OI : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 — 9 7 3 1 . 2 0 1 3 . 1 5 . 0 0 3
2 计 算 模 型
2 . 1 有 限 元 模 型
1 引 言
作 为一 种轻质 的 、 性 能优 异 的结 构 与 功 能 一 体 化
( 1 . 华 北 电力 大学 机械 工程 系 , 河北 保定 0 7 1 0 0 3 ; 2 . 北京 交通 大学 力 学 系 , 北京 1 0 0 0 4 4 ; 3 . 河 北大 学 建 筑工程 学 院 , 河北 保 定 0 7 1 0 0 2 )
蜂窝夹芯板多次低速冲击及冲击后剩余强度
蜂窝夹芯板多次低速冲击及冲击后剩余强度俎政; 原天宇; 汤双双; 代祥俊【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)028【总页数】9页(P101-109)【关键词】蜂窝夹芯板; 多次冲击; 剩余强度; 数字图像相关【作者】俎政; 原天宇; 汤双双; 代祥俊【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院淄博255000【正文语种】中文【中图分类】TB331轻质、高强的复合材料在当今得到广泛应用,特别是其抗变形,易加工以及优越的吸能效果,在防撞性要求较高的工业中备受青睐,如飞机、船舶等领域[1]。
其中蜂窝夹芯板则是一种常用的复合材料,国内外多位学者[2—6]对蜂窝夹芯板低速冲击进行了实验研究及仿真模拟。
蜂窝夹芯板服役期间,难免会受到冲击,如飞机起飞时地面碎石的撞击,维修设备中工具掉落的冲击等[7]。
蜂窝夹芯板同一位置常会受到多次冲击的事件,因此研究多次冲击对蜂窝板的损伤情况更有实用价值。
在多次冲击的研究中,Akatay等[7]研究了多次冲击对蜂窝夹芯板的影响,研究发现,随着冲击能量的增加,冲透蜂窝夹芯板所需的次数逐渐减小。
Guo等[8]研究了泡沫铝夹芯板,发现在低能量冲击情况下,夹芯结构的挠度随着冲击次数的增加而逐渐增大,但增幅却逐渐减小。
Tooski等[9]研究了纤维板相邻部位多次冲击时的响应,研究发现第二个部位的冲击力受第一个部位的影响,这是由于第一个部位的冲击引起应变强化。
Zhu等[10]研究了在低温(-60 ℃)与室温(20 ℃)两种温度下泡沫铝夹层板多次冲击的力学性能。
其研究发现,随着冲击次数的增加,加载阶段的刚度逐渐增大。
Atas等[11]研究了加热后复合材料的冲击效应,研究发现,多次冲击情况下,随着加热时间越长,损伤面积就越大。
加热后的复合材料相比于未加热的材料,在最大接触力、吸能效果等方面都有变化。
Balc等[12]研究了修复后的蜂窝夹芯结构多次冲击的实验。
对比原来的蜂窝板,修复后的蜂窝板所需的冲透能量大。
超大轴向冲击载荷下六边形蜂窝铝结构的吸能特性优化研究
笔者采用 ABAQUS / Explicit 显式动力学分析碰撞
60 MN叠加式力标准机缓冲装置的选型奠定基础ꎮ
1 不同结构的蜂窝铝冲击模拟
1. 1 蜂窝铝薄壁结构
蜂窝铝材料主要是通过受到冲击后压溃产生塑性
变形来吸能ꎮ 本节主要使用有限元软件 ABAQUS / Ex ̄
plicit [12] ꎬ采用数值模拟的方式ꎬ通过改变蜂窝铝的壁
厚和六边形边长ꎬ来对其进行耐撞性研究ꎮ
was obtained. Using the response surface optimization methodꎬ the regression equation of the dependent variable was established with the wall
thickness and hexagon side length as the design variablesꎬ and the genetic algorithm was used to optimize the design. Finallyꎬ the optimization
2. School of Chemistry and Materialsꎬ Quanzhou Normal UniversityꎬQuanzhou 362000 ꎬChinaꎻ
3. School of Mechanical and Automotive Engineeringꎬ Fujian Institute of Engineeringꎬ Fuzhou 350118ꎬChina)
因变量的回归方程ꎬ采用遗传算法对其进行了优化设计ꎻ最后对优化结果进行了仿真验证ꎮ 研究结果表明:随着壁厚增加以及小六
铝蜂窝夹芯板抗冲击强度指标分析
210铝蜂窝夹芯板抗冲击强度指标分析王维峰,石卫兵(中车青岛四方机车车辆股份有限公司技术中心,山东 青岛 266111)摘 要:对铝蜂窝夹芯板的结构特点及研究现状进行了简要叙述,并参照铝蜂窝夹芯板冲击性能试验的相关规范,进行了一系列的落球与落锤冲击试验。
通过间接手段对铝蜂窝夹芯板抗冲击强度进行指标分析,并推导出了落球撞击蜂窝板的冲击力与其自由落体高度的关系。
关键词:铝蜂窝夹芯板 ;落球冲击 ;落锤冲击 ;指标分析中图分类号:O346.2 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2020)01-0210-2收稿日期:2020-01作者简介:王维峰,男,生于1987年,汉族,甘肃庆阳人,硕士研究生,工程师,研究方向:复合材料的研发与应用。
铝蜂窝夹芯板是一种以正六边形蜂窝铝材料作为芯层,钢板材料作为面板设计制作成的复合结构材料,这种结构既能发挥蜂窝结构自身优良的性能,也解决了纯蜂窝铝强度低的问题。
蜂窝材料作为多孔材料,具有优良的吸能、隔热、降噪以及抗冲击等特点[1,2],同时具有比强度大和比刚度大的特性,因此在轨道列车、飞机制造上均有广泛应用。
建筑材料的抗冲击能力是评价其品质的重要指标。
在选择产品材料和进行产品设计时,冲击强度往往起着决定性作用。
许多材料诸多性能优越,但并不受欢迎,其主要原因是在规定的冲击负荷下有脆性断裂的风险,因此对铝蜂窝夹芯板进行抗冲击性能的研究显得尤为重要。
对铝蜂窝板的抗冲击试验一般以落锤与落球冲击为主[3-6],二者有共同特点,即不同材料产生裂痕所需能量不同,试验时若球(锤)重量不变,则可在不同高度下进行试验,从而获得不同冲击速度。
其中落锤冲击试验具有加载过程平稳、可靠性高、测量手段直接等优点,并可以直接获得冲击力的时程曲线,而落球对铝蜂窝夹芯板冲击力的测量目前多通过数值模拟的手段来进行。
如王堃[8]等利用ANSYS 有限元软件模拟分析了小球低速冲击对蜂窝铝板的损伤变形,以及在冲击条件不变的情况下,研究了蜂窝铝板结构参数(蜂窝芯边长、蜂窝芯壁厚、蒙皮板厚)对冲击变形以及吸收能量的影响。
蜂窝结构材料的力学性能研究
蜂窝结构材料的力学性能研究近年来,蜂窝结构材料被广泛应用于各个领域,如航空航天、汽车、建筑等。
其独特的结构和优异的力学性能使其成为工程领域的研究热点之一。
本文将探讨蜂窝结构材料的力学性能,并深入分析其力学特性。
蜂窝结构材料是由一系列具有规则排列的蜂窝状单元组成的。
这些单元通常由薄壁结构组成,形成了一个类似于蜂巢的结构。
这种结构在力学性能方面具有独特的优势。
首先,蜂窝结构的高度孔隙率和低密度使其具有出色的抗压性能。
蜂窝结构中的许多小单元能够在承受压力时相互支撑,从而增强了整体结构的抗压能力。
其次,蜂窝结构材料具有优异的吸能能力。
蜂巢状单元的规则排列使其能够在受力时发生塑性变形,从而吸收冲击能量。
此外,蜂窝结构材料还具有较高的强度和刚度,这使其在结构设计中具有广泛的应用潜力。
蜂窝结构材料的力学性能研究主要包括静态力学性能和动态力学性能两个方面。
静态力学性能主要研究蜂窝结构材料在静态加载条件下的力学行为。
通过制备不同尺寸和结构的试样,并进行拉伸、压缩、剪切等力学实验,可以获得蜂窝结构材料的弹性模量、屈服强度、破坏应变等参数。
动态力学性能则关注蜂窝结构材料在动态加载条件下的响应行为,主要包括冲击、振动等。
通过冲击试验和振动实验,可以研究蜂窝结构材料的吸能能力、动态响应特性等。
在蜂窝结构材料的力学性能研究中,还常常应用数值模拟方法进行分析。
数值模拟方法可以通过建立合适的力学模型,对蜂窝结构材料的力学行为进行预测和优化。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、边界元方法等。
通过数值模拟方法,可以得到蜂窝结构材料在各种加载条件下的应力、变形、破坏等信息,为实际工程应用提供参考。
除了传统的蜂窝结构材料,近年来还涌现出一些新型蜂窝结构材料,如金属/陶瓷复合蜂窝结构材料。
这些新型材料具有更加复杂的结构和更高的性能要求。
因此,对于这些新型材料的力学性能研究具有重要意义。
研究人员通常从材料的结构与性能的关系出发,探索这些新型蜂窝结构材料的优化设计和应用途径。
蜂窝铝板强度报告
蜂窝铝板强度报告蜂窝铝板是一种具有很高强度的材料,由于其特殊的结构,使得其在强度方面表现出众。
本报告将对蜂窝铝板的强度进行详细分析。
首先,蜂窝铝板的强度主要取决于其内部的蜂窝结构。
蜂窝结构在材料工程中被广泛应用,可以提高材料的强度和刚度。
蜂窝铝板的蜂窝结构通常由一系列平行的蜂窝形成,这些蜂窝之间通过薄弱的连接点相连。
这种结构使得蜂窝铝板具有较高的压缩强度和剪切强度,可以在承受较大的压力和力矩时仍能保持稳定。
其次,蜂窝铝板的强度还与其表面涂层有关。
蜂窝铝板通常会在表面进行防腐处理和涂层处理,以提高其耐腐蚀性和耐磨性。
这些表面涂层通常由环氧树脂、聚酯以及氟碳等材料构成,可以提供保护层,增强蜂窝铝板的强度和稳定性。
此外,蜂窝铝板的强度还与其材料的选择和加工工艺有关。
蜂窝铝板通常由高纯度的铝材料制成,这种材料具有良好的热膨胀性和导热性,可以保证蜂窝铝板在高温和低温环境下的稳定性。
此外,蜂窝铝板还需要经过剪切、成型、焊接等一系列工艺加工,以形成所需的蜂窝结构和外观。
这些加工工艺的选择和控制将直接影响蜂窝铝板的强度和质量。
最后,蜂窝铝板的强度也与其厚度有关。
一般来说,蜂窝铝板的厚度越大,其强度也会相应增加。
这是因为较厚的蜂窝铝板具有更多的蜂窝层,能够更好地分散和承受外部力量,从而提高其强度。
然而,在实际应用中,蜂窝铝板的厚度也需要在工程需求和制造条件之间进行平衡。
综上所述,蜂窝铝板是一种具有很高强度的材料,其强度取决于其蜂窝结构、表面涂层、材料选择和加工工艺等因素。
在实际应用中,需要综合考虑以上因素,以选择合适的蜂窝铝板材料和加工工艺,以满足工程需求并提高整体强度。
铝合金冲击功
铝合金冲击功1. 引言铝合金是一种重要的结构材料,具有低密度、高强度、良好的机械性能和耐腐蚀性等优点。
在实际应用中,铝合金常常需要承受冲击载荷,因此冲击性能是评价铝合金材料的重要指标之一。
本文将介绍铝合金的冲击功及其测试方法,以及影响铝合金冲击功的因素。
2. 铝合金冲击功的定义铝合金冲击功是指在冲击载荷作用下,铝合金材料发生破坏所吸收的能量。
它反映了材料抵抗冲击破坏的能力,是评价材料在冲击载荷下的耐久性能的重要指标。
3. 铝合金冲击功的测试方法铝合金冲击功的测试通常采用冲击试验机进行。
常见的测试方法有冲击弯曲试验、冲击拉伸试验和冲击缺口冲击试验。
3.1 冲击弯曲试验冲击弯曲试验是将铝合金试样固定在冲击试验机上,施加冲击载荷使试样发生弯曲破坏,通过测量冲击载荷和试样变形来计算冲击功。
3.2 冲击拉伸试验冲击拉伸试验是将铝合金试样固定在冲击试验机上,施加冲击载荷使试样发生拉伸破坏,通过测量冲击载荷和试样断口面积来计算冲击功。
3.3 冲击缺口冲击试验冲击缺口冲击试验是在铝合金试样上制作一个缺口,然后将试样固定在冲击试验机上,施加冲击载荷使试样发生破坏,通过测量冲击载荷和试样断口面积来计算冲击功。
4. 影响铝合金冲击功的因素铝合金冲击功受到多种因素的影响,主要包括材料组织、温度、冲击速度和缺口形状等。
4.1 材料组织铝合金的组织结构对冲击功有重要影响。
通常情况下,细晶粒和均匀的析出相可以提高铝合金的冲击功,而大晶粒和不均匀的析出相会降低冲击功。
4.2 温度温度对铝合金的冲击功有显著影响。
一般情况下,低温下铝合金的冲击功较高,而高温下冲击功较低。
这是因为低温可以提高材料的韧性,而高温则会降低材料的韧性。
4.3 冲击速度冲击速度是指冲击载荷作用下材料的变形速度。
较高的冲击速度会导致铝合金的冲击功增加,因为材料无法及时发生塑性变形,从而吸收更多的能量。
4.4 缺口形状缺口形状对铝合金的冲击功也有影响。
通常情况下,较大的缺口会导致冲击功降低,因为缺口会集中应力,导致试样更容易破坏。
铝合金冲击功
铝合金冲击功
摘要:
1.铝合金冲击功的定义与重要性
2.铝合金的特性
3.铝合金冲击功的测试方法
4.铝合金冲击功的提高措施
5.铝合金冲击功在各领域的应用
正文:
铝合金冲击功是指铝合金在受到冲击负荷时所表现出来的能量吸收能力,它是衡量铝合金材料性能的重要指标,对于产品的使用寿命、安全性以及结构设计具有重要意义。
铝合金是一种轻质、高强度的金属材料,具有优良的耐腐蚀性、导热性、导电性以及较高的抗拉强度和疲劳强度。
这些特性使得铝合金在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛应用。
然而,铝合金的冲击性能相对较差,容易出现脆性断裂,因此研究铝合金冲击功具有重要现实意义。
铝合金冲击功的测试方法通常采用夏比缺口冲击试验。
在这个试验中,将铝合金试样加工成规定尺寸,然后在规定的试验温度下进行冲击试验,通过测量试样在冲击过程中的断裂能量来评价铝合金的冲击功。
为了提高铝合金的冲击功,可以从以下几个方面入手:
1.合金元素的优化:通过调整合金成分,合理搭配元素,可以改善铝合金的组织形态,提高其冲击性能。
2.热处理工艺的改进:适当的热处理工艺能够显著改善铝合金的冲击功,如控制淬火温度、回火温度以及保温时间等。
3.加工工艺的优化:合理的加工工艺可以减少铝合金在加工过程中的损伤,提高其冲击性能。
铝合金冲击功在各领域有着广泛的应用,如航空航天领域中的飞机机身、发动机叶片等部件,汽车制造领域的车身结构、悬挂系统等,以及建筑领域的幕墙结构等。
材料性能学冲击实验报告
1. 了解材料在冲击载荷作用下的力学性能。
2. 掌握冲击试验的基本原理和方法。
3. 分析不同材料在冲击载荷作用下的破坏情况,比较其冲击韧性。
4. 评估材料在实际工程应用中的适用性。
二、实验原理冲击试验是一种常用的材料力学性能测试方法,用于测定材料在冲击载荷作用下的抗力。
在冲击试验中,试样受到冲击载荷的作用,其内部应力状态和变形情况会发生变化,最终导致试样发生断裂。
通过测定试样在冲击载荷作用下的断裂能,可以评估材料的冲击韧性。
冲击试验的基本原理是能量守恒定律。
在冲击试验中,摆锤的势能转化为试样内部的应力能和应变能,以及试样断裂时释放的能量。
试样断裂时释放的能量称为冲击吸收功,它是衡量材料冲击韧性的重要指标。
三、实验材料与设备1. 实验材料本实验选用以下几种材料进行冲击试验:(1)低碳钢:GB/T 229-1994标准规定的10mm×10mm×55mm U形缺口或V形缺口试件。
(2)铸铁:GB/T 229-1994标准规定的10mm×10mm×55mm U形缺口或V形缺口试件。
(3)聚酰亚胺长纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料:10mm×10mm×55mm V 形缺口试件。
2. 实验设备(1)冲击试验机:用于施加冲击载荷,测量冲击吸收功。
(2)游标卡尺:用于测量试样尺寸。
(3)扫描电镜:用于观察试样断口形貌。
1. 将试样固定在冲击试验机上,确保试样与冲击机摆锤接触良好。
2. 调整冲击试验机,设置合适的冲击速度和能量。
3. 启动冲击试验机,使摆锤冲击试样。
4. 观察试样在冲击载荷作用下的破坏情况,记录试样断裂时的冲击吸收功。
5. 使用游标卡尺测量试样断裂后的尺寸,计算试样断裂时的横截面面积。
6. 使用扫描电镜观察试样断口形貌,分析试样断裂机理。
五、实验结果与分析1. 低碳钢低碳钢在冲击载荷作用下的断裂形式为韧性断裂,断口形貌呈纤维状。
冲击吸收功随冲击速度的增加而增加,表明低碳钢的冲击韧性较好。
铝蜂窝材料动态压缩力学性能及吸能分析
Material Sciences 材料科学, 2014, 4, 96-102Published Online May 2014 in Hans. /journal/ms/10.12677/ms.2014.43015A Study on Dynamic CompressiveMechanical Behaviors of AluminumHoneycombsShuang Tang1,2, Yunlai Deng1,2, Keda Jiang2, Chenqi Lei2, Zhao Yang21School of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha2Key Laboratory of Nonferrous Materials Science and Engineering, Ministry of Education,Central South University, ChangshaEmail: tangshuang1998@, luckdeng@Received: Mar. 6th, 2014; revised: Apr. 2nd, 2014; accepted: Apr. 11th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractSplit Hopkinson Pressure Bar (SHPB) method was employed to determine the compressive dy-namic mechanical properties of three kinds of honeycombs, which were made of Al alloy 5052H18 with side lengths (b) of 1.0 - 1.83 mm, foil thicknesses (t) of 0.04 - 0.06 mm and relative densities (ρ) of 0.05 - 0.06. Results indicated that: at high strain rate, the dynamic stress-strain curves of the Al honeycombs show a general "three-stage" characteristic of porous materials. The densification strains are greater than 65%. The specific range of energy absorption is 3.32 - 5.03 MJ/m3, and the range of the maximum values of energy absorption efficiency is 0.65 - 0.7. Even though only the yield stress of the Al honeycomb with the shortest side length (1 mm) is greater than itself plateau stress, all the tested Al honeycombs have the character of strain rate sensitivity. The specific energy absorption and the energy absorption efficiency have no significant difference between the two Al honeycombs with the same ratio of side lengths/foil thickness (1.0 mm/0.04 mm, 1.5 mm/0.06 mm).KeywordsAluminum Honeycomb, Dynamic Mechanical Properties, Energy Absorption, SHPB铝蜂窝材料动态压缩力学性能及吸能分析唐爽1,2,邓运来1,2,姜科达2,雷郴祁2,杨昭21中南大学材料科学与工程学院,长沙2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Email: tangshuang1998@, luckdeng@收稿日期:2014年3月6日;修回日期:2014年4月2日;录用日期:2014年4月11日摘要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。
基于ANSYS的铝蜂窝夹芯板低速冲击仿真模拟研究
基于ANSYS的铝蜂窝夹芯板低速冲击仿真模拟研究
王堃;孙勇;彭明军;樊卓志
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2012(026)008
【摘要】简要介绍了蜂窝夹芯板的结构及特点,利用ANSYS有限元模拟软件模拟分析了小球低速冲击对蜂窝铝板的损伤变形.在冲击条件参数不变的情况下,研究了蜂窝铝板结构参数(蜂窝芯边长、蜂窝芯壁厚、蒙皮板厚)对冲击变形以及吸收能量的影响.结果表明,冲击速度越快,能量吸收系数越高,蜂窝芯厚度、蒙皮板厚度增加和蜂窝芯边长减小均使蜂窝铝板耐冲击能力有所提升.
【总页数】4页(P157-160)
【作者】王堃;孙勇;彭明军;樊卓志
【作者单位】昆明理工大学稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;昆明理工大学稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;昆明理工大学稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093;昆明理工大学稀贵及有色金属先进材料教育部重点实验室;昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093
【正文语种】中文
【中图分类】TG454;U661.43
【相关文献】
1.基于Ansys的冲击载荷下蜂窝夹芯板的动力学响应 [J], 李永强;宦强
2.复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究 [J], 李进亚;许希武;毛春见
3.蜂窝夹芯板多次低速冲击及冲击后剩余强度 [J], 俎政; 原天宇; 汤双双; 代祥俊
4.冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响 [J], 谢鑫; 段玥晨; 齐佳旗
5.冲击角度对铝蜂窝夹芯板低速冲击性能的影响 [J], 谢鑫;段玥晨;齐佳旗
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
北京市劳动保护科研究所蜂窝板测试报告
测试报告测试名称:蜂窝板振动特性测试及分析测试人员:刘彦琦、赵中凯、王好奎完成日期:2018.10目录1.概述 (1)1.1试验对象 (1)1.2采用标准 (1)1.3试验环境 (2)1.4试验系统 (2)1.5检测项目及技术要求 (3)1.6参数设置 (3)2.试验数据分析 (3)2.1 正弦扫频 (3)2.2谐波驻留试验 (4)2.3冲击试验 (6)2.4结论 (8)3.参考文献 (9)1.概述1.1 试验对象边长为50×20cm的蜂窝板1块,边长为40×40cm的蜂窝板1块,蜂窝板的结构如图1所示。
图1-1 蜂窝板结构正等轴测图图1-2 蜂窝板结构俯视图图1-3 蜂窝芯基本单元正等轴测图图1-4 蜂窝芯基本单元俯视图说明:本试验的铝蜂窝夹层板由北京万达利源商贸有限公司提供,上下面板厚度为0.5mm,蜂窝芯厚度为15mm,胶层厚度为0.1mm,蜂窝芯基本单元壁厚0.1mm,蜂窝板四周进行铝包边。
1.2 采用标准GB/T 2298-91,机械振动与冲击术语;GB/T 10084-88,振动、冲击数据分析和表示方法;GB/T 11349.3-92,进行导纳的试验确定—冲击激励法。
1.3 试验环境温度15℃-35℃,相对湿度45%,气压86kPa-106kPa。
1.4 试验系统蜂窝板的振动测试系统采用航天希尔振动台试验装置、亿恒振动台控制仪,图2为航天希尔L620M振动台,图3为航天希尔MPA102功率放大器、图4为亿恒VT-9002振动台控制仪。
图2 振动台图3 功率放大器图4 振动控制仪图5 加速度传感器分布示意图1.5 检测项目及技术要求1.6 参数设置输入通道 类 型 量程(V) 加权系数 耦合方式 传感器类型 灵敏度极性 分 析 峰值中断 名称去直流1控制101IEPE加速度49.82 mV/(g)正 滤波器关Input1 开输出通道 类 型 量程(V) DRIVE输出102.试验数据分析2.1 正弦扫频调节振动控制器进行正弦扫频试验,扫频频率设定2Hz~2000Hz 的范围内,序号 检验项目 试验条件 技术要求 1 正弦试验 / / 2 定频试验 / / 3冲击试验//往复2次,加速度设定为1g ,限制位移为2mm ,进行竖向蜂窝板的振动性能测试。
蜂窝铝板弯曲强度实验值
蜂窝铝板弯曲强度实验值
蜂窝铝板是一种具有特殊结构的铝材料,常用于航空航天、汽
车制造等领域。
其弯曲强度是指在受力作用下,材料发生弯曲变形
的抗力。
蜂窝铝板的弯曲强度实验值需要通过相关实验来确定。
一
般来说,蜂窝铝板的弯曲强度实验值会受到多种因素的影响,包括
蜂窝结构的尺寸、铝材料的性质、弯曲载荷的大小和速度等。
在进行蜂窝铝板弯曲强度实验时,通常会采用标准化的实验方法,如ASTM等标准。
实验过程中需要考虑到蜂窝结构的特殊性,选
择合适的试样尺寸和加载方式,以确保实验结果的准确性和可比性。
实验过程中还需要注意控制实验条件,如温度、湿度等因素对实验
结果的影响。
蜂窝铝板的弯曲强度实验值对于材料的设计和选择具有重要意义。
通过实验值的获取,可以评估蜂窝铝板在实际应用中的受力性能,指导工程设计和材料选用。
同时,弯曲强度实验值也是评价蜂
窝铝板质量和性能优劣的重要指标之一。
总的来说,蜂窝铝板的弯曲强度实验值是通过标准化的实验方
法获取的,受到多种因素的影响。
这些实验值对于材料的设计和选择具有重要意义,能够指导工程实践并评估材料的性能优劣。
对铝蜂窝夹层板Y等效模型的动力学数值仿真
对铝蜂窝夹层板Y等效模型的动力学数值仿真邓宗白;闫景玉【摘要】按照铝蜂窝板的生产工艺,利用ANSYS建立了铝蜂窝夹层板的实体有限元模型和Y等效模型,并在蜂窝板大小、蒙皮与夹芯高度之比、夹芯胞元壁厚和夹芯胞元大小等不同情况下,计算出2种模型在四边固支条件下的固有频率.经分析对比可知,2种模型在蜂窝个数达到一定数目时,数值仿真结果具有较高一致性.%Established the entity finite element model and Y equivalent model based on ANSYS according to the production process. Under different circumstances of plate size, skin and sandwich height ratio,sandwich height,cell size,calculate the natural frequency of the two models in the clamped conditions, analysis and comparison, obtained the two models in cellular number reach to a certain number, the numerical simulation result has high consistency.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】4页(P15-18)【关键词】铝蜂窝夹层板;Y等效模型;ANSYS;有限元建模【作者】邓宗白;闫景玉【作者单位】南京航空航天大学航空宇航学院,江苏南京210016【正文语种】中文【中图分类】TB930 引言铝蜂窝夹层板作为一种特殊的复合材料,具有重量轻、强度高和刚度大等优越性能,已广泛应用在航空、航天和船舶等领域,特别是在现代卫星结构中,已成为主要的承力结构[1]。
蜂窝铝变形吸能研究姚莉军
蜂窝铝变形吸能研究姚莉军发布时间:2021-08-10T09:11:45.549Z 来源:《中国科技人才》2021年第12期作者:姚莉军[导读] 蜂窝铝作为一种重要的减震吸能结构,被广泛应用于各种吸能装置中,采用有限元法对其吸能能力影响因素进行仿真分析研究,对于一定质量条件约束下提高蜂窝铝吸能能力设计具有重要意义。
通过仿真分析研究发现蜂窝铝吸能能力主要由塑性坍塌阶段平台应力决定,且低速冲击时吸能能力与冲击速度关系不大,异面压缩的吸能能力远高于共面压缩的吸能能力。
姚莉军中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 064000摘要:蜂窝铝作为一种重要的减震吸能结构,被广泛应用于各种吸能装置中,采用有限元法对其吸能能力影响因素进行仿真分析研究,对于一定质量条件约束下提高蜂窝铝吸能能力设计具有重要意义。
通过仿真分析研究发现蜂窝铝吸能能力主要由塑性坍塌阶段平台应力决定,且低速冲击时吸能能力与冲击速度关系不大,异面压缩的吸能能力远高于共面压缩的吸能能力。
关键词:蜂窝铝;有限元法;吸能能力1 蜂窝铝壳单元有限元模型蜂窝铝是一种蜂窝状结构,采用铝合金作为基体材料,其相对质量轻、比强度高、能够起到良好的吸能减震作用,已经在各种形式的能量吸收装置中被广泛应用。
本文对比研究蜂窝铝的共面压缩和异面压缩行为,借助有限元仿真方法分析影响蜂窝铝压缩时候能量吸收能力的因素。
本文按照图1.1所示定义所研究蜂窝铝结构的方向:沿孔穴轴向为T方向,在垂直于T的平面内,与竖直边平行的方向为L方向,垂直于竖直边的方向为W 方向。
T方向称为异面方向,L和W方向称为共面方向,l为斜边长,h为直边长,为拓展角,t为孔壁厚度,b为窝孔深度。
图1.1 蜂窝铝结构对于蜂窝铝的仿真研究采用HYPERMESH前处理软件建立合理的有限元模型,采用LS-DYNA求解器对有限元模型进行后处理计算求解,模拟蜂窝铝在三个方向受到冲击的行为,对其在受到冲击压缩过程中的平台应力变化和吸能情况进行分析研究。
铝蜂窝模型及其在汽车碰撞壁障数值模拟中的应用
上海交通大学硕士学位论文铝蜂窝模型及其在汽车碰撞壁障数值模拟中的应用姓名:王永宁申请学位级别:硕士专业:机械制造及自动化指导教师:李大永20070201铝蜂窝模型及其在汽车碰撞壁障数值模拟中的应用摘要铝蜂窝是一种优良的高强度、高吸能性的轻质材料,在多个工业领域得到了广泛的应用。
在汽车被动安全领域,利用铝蜂窝材料的高吸能性,铝蜂窝被用来制造所有汽车碰撞安全法规中的非刚性壁障。
铝蜂窝是由粘合剂按照一定规律涂刷在一剁铝箔之间,然后将这些铝箔拉开(膨胀)得到的。
这种成型方式和结构决定了铝蜂窝具有非常强的各向异性,导致其复杂的变形特性。
本文提出采用壳单元构造铝蜂窝窝孔结构的方法,建立了等比例铝蜂窝大变形有限单元模型,对铝蜂窝的异面、共面和剪切动力加载进行了模拟,模拟结果与实验数据高度吻合,从而证明这种了方法的有效性。
为控制铝蜂窝数值模型的规模,使其达到工程应用标准,本文采用了扩大铝蜂窝窝孔孔径的方式,建立了大比例铝蜂窝有限单元模型并对其进行了变形模式的优化,对大比例铝蜂窝模型的各种动力加载模拟表明,铝蜂窝的大比例模型具有和等比例模型非常相近的性质。
为了降低设计成本和提高效率,汽车碰撞过程的计算机仿真已经成为汽车碰撞安全设计与改进的重要方法和手段,因此如何保证仿真的精度及准确性对工程应用起着至关重要的作用。
汽车碰撞仿真的精度及准确性除了与有限元软件自身算法有关外,在很大程度上还依赖于仿真模型的精度,壁障模型的精度就是其中非常重要的一个方面。
本文基于对铝蜂窝大比例壳单元模型的研究,建立了用于汽车偏置前碰壁障PDB (Progressive Deformable Barrier)和ODB(Offset Deformable Barrier)的有限单元模型。
所有模型都经过碰撞实验验证,结果表明,仿真过程中测力墙受力和壁障碰撞后变形与实验结果高度吻合,从而验证了模型的精度和可靠性。
关键词:铝蜂窝材料,碰撞壁障,PDB,ODBDEVELOPMENT OF ALUMINUM HONEYCOMB FEM MODEL AND APPLICATION IN CAR CRASH BARRIERMODELSABSTRACTAluminum honeycomb is widely used in various engineering fields because of its high strength, high energy absorption capability and low density. In vehicle occupant safety field, aluminum honeycomb is used to build car crash deformable barriers. The honeycomb fabrication process by the expansion method begins with the stacking of sheets of the substrate material on which adhesive node lines have been printed, then the stacking of sheets can be expanded to form honeycomb cell wall structure. Aluminum honeycomb is highly anisotropic resulting from its fabrication process and has complex deformation properties.This thesis describes a new finite element modeling method of aluminum honeycomb by using shell elements. A computer-based model of honeycomb is developed; the model is built with shell elements and has cell wall structure. Honeycomb out-plane, in-plane and shearing tests are simulated. Simulationof force and honeycomb deformation mode show excellent correlation with experiment data. In order to control the total element number to make the shell honeycomb model applicable in engineering, the cell structure is scaled, and compressive strength is kept by scaling the thickness of shell elements. A scaled shell honeycomb model is built and its deformation mode is optimized. Scaled shell honeycomb model is tested in several load cases and results show the scaled model has similar dynamic and deformation as the real model.Car crash simulation is widely used to control development cost and shorten development period, simulation reliability and accuracy become very important in engineering. Simulation reliability and accuracy depend on algorithms of finite element software and methods of numerical modeling. In car crash simulation, the accuracy of barrier modeling is very important to car crash simulation. Based on scaled shell honeycomb model, PDB (Progressive Deformable Barrier) and ODB (Offset Deformable Barrier) FE model were built, and various load cases were performed. The result of crash simulations with a shell honeycomb model shows excellent correlation with test results.KEY WORDS:Aluminum honeycomb, Crash barrier, Occupant safety, Offset Deformable Barrie (ODB), Progressive Deformable Barrier (PDB)上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。
铝合金冲击功
铝合金冲击功
摘要:
一、铝合金冲击功的定义与作用
二、铝合金冲击功的测量方法
三、铝合金冲击功的影响因素
四、提高铝合金冲击功的方法
五、铝合金冲击功在我国的应用现状及前景
正文:
铝合金冲击功是指铝合金在受到冲击负荷时,吸收能量并产生塑性变形的能力。
这一性能对于铝合金在工程应用中的安全性和可靠性至关重要。
一、铝合金冲击功的定义与作用
铝合金冲击功反映了材料在受到冲击负荷时的抗力,它直接影响到铝合金在实际应用中的性能。
冲击功越高,说明铝合金在受到冲击负荷时吸收能量的能力越强,塑性变形能力越好,从而提高了材料的安全性和可靠性。
二、铝合金冲击功的测量方法
铝合金冲击功的测量方法主要有摆锤法和落锤法。
摆锤法适用于测量低速冲击功,而落锤法适用于测量高速冲击功。
在实际应用中,根据不同需求选择合适的测量方法。
三、铝合金冲击功的影响因素
铝合金冲击功受多种因素影响,如材料的成分、热处理工艺、加工方式等。
其中,成分对冲击功的影响最为显著,通过调整合金元素的比例,可以有
效提高铝合金的冲击功。
四、提高铝合金冲击功的方法
提高铝合金冲击功的方法主要有:优化合金成分、改进热处理工艺、合理控制晶粒尺寸等。
此外,通过表面处理技术,如阳极氧化、微弧氧化等,也可以提高铝合金的冲击功。
五、铝合金冲击功在我国的应用现状及前景
在我国,铝合金冲击功的研究和应用已经取得了显著成果,广泛应用于汽车、航空、航天等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
f 6 m( )× 0r 试件高 h 、.6m t × m()x3 m( ) 0 0 l t 0 r 1 5 m( ) 的蜂窝试件 , a )0 0 m( ) 6m z 0m h 和 .6n m()×1 m()× 0m h ) a 并在标 准 冲击试验机上得到了它们在 5 Js 义初始压溃速度下 的应 力一 变曲线 ; 保证与试验条件相 同 的前提 下 , n 名 应 在 简化 蜂窝 单元为 Y型单元 , 以适 当的边界条件 , 过数值方法研究 了此三种蜂窝试件 的动 态压溃过程 , 辅 通 并将得到 的应力一 变曲 应 线与试验得到的应 力一 应变 曲线作 了比较 , 现它们 吻合 的很好 ; 发 最后将理论得到 的弹性坍塌应力和塑性坍塌应力 与相应 的试验值和仿 真值 进行 了对 比, 发现塑性 坍塌应力 的仿真值 和试验值 比较接 近 , 而理论值 则小于它们 。最后结合蜂 窝片 标准 冲击试验结果设计 出可用 于着陆缓 冲装置着陆缓冲 的蜂窝减振器 , 试验结果表明缓冲后 加速 度的试验值和设计值吻 合 的较好 。 关键词 :铝蜂 窝 ; 冲击试验 ; 动态压溃 ; 数值仿真 ; 着陆缓 冲装 置
寸 如 图 1 b 所示 。 ()
1 1 铝蜂 窝相 对密 度的确 定 .
效模 式之 间 的交 互 作用 、 坏后 的大 变 形 现 象 等 做 过 破 深 人研究 , 并取得 了重要 进展 。J但 对 蜂 窝 结 构 的异 , 面 冲击动力 学性 能的研 究则 相对较 少 。 蜂窝 结构在 着陆缓 冲装置 中 的主要 变 形形 式 是在 异 面 冲击 载荷 下 的压 溃 变 形 , 通过 蜂 窝结 构 的压 溃 变
情况 下 的面 内力学 特性 、 轴 力下 的失效 模 式 、 同失 多 不
线 平行 的方 向上具有 很 高 的强 度 。标 准 六 边形 蜂 窝 的 胞 元拓扑 结构 图如 图 1 a 所示 。为分析 的方便取 出 图 () 中阴影部 分来 进 行 理 论 和 数值 仿 真 研 究 , 外 形 和 尺 其
定 了铝蜂 窝是 一 种 强 烈 的 各 向异 性 材 料 , 与 棱 柱 母 在
想 的减振缓 冲材 料 , 各种 防撞 缓 冲 结 构 中有 广 阔 的 在 应用 前景 ¨ j 。特别 的 , 窝结构 缓 冲器 可应 用 在 星球 蜂 探测 的着 陆器 着 陆缓 冲装 置 中 , 于 吸收 软 着 陆 装 置 用 着陆时的冲击能量 , 其结构简单、 质量轻 、 易于实现 。 J 近些年 , 国内外 许 多学 者 已经 对 蜂 窝 结 构 在 各 种
取 出的几何体其尺寸如图 1b 所示 。 () 取 出几何 体 的面积 :
A = ̄ f 3/ )2=3 3 4 / ×(12 / 3 √f /
式 中 Z 蜂 窝胞元边 长 。 ——
结 构缓 冲器 , 开展 蜂 窝 结 构 在 异 面 冲击 载荷 下 的力 学
性 能研究 具有 重要 的意 义 。本 文 主 要在 试 验 的基 础 上
辫 ,ຫໍສະໝຸດ 个 、 1 中图 分 类 号 :V 1 44 文献 标 识 码 :A
蜂窝结 构 是 一种 二 维 的多 胞 材 料 , 有 相 对 密 度 具 小, 刚度低 , 压缩变 形能 力大 , 变 形 可控 等优 点 , 理 且 是
这 种成形 方式使 每个 六边 形 单元 都有 两 条边 涂 有粘 合 剂, 与临 近 的单 元 共享 形 成 双厚 度 孑 壁 。这 种 结 构 决 L
形 能来 吸收 冲击 能 量 , 了设计 满足 着 陆要 求 的蜂 窝 为
蜂 窝结构 的性 能取 决于 相 对密 度 。相 对密 度 系指 铝 蜂窝 密度 与蜂窝基 体密度 之 比。 忽 略粘合剂 的影 响 , 每个 蜂 窝 胞元 六 边 形 由两 则
个 2 厚 和 4个 t 的边组成 , 厚 胞元 之 间夹 角为 10 , 2 。对
种 , 常见 的是 六边 形铝蜂 窝 。 最
铝蜂窝结 构 有很 多 种 制造 方 法 , 常 用 的 是 拉 伸 最 法成形 , 成形 过 程 是粘 合 剂 按 照 一 定 规 律 涂 刷 在 一 垛 铝箔之 间 , 然后 将这 些铝箔 拉开 ( 膨胀 ) 到 蜂 窝结构 。 得
基金项 目:高等学校学科创新引智计划(17 1 ) [ 0 资助项 目 0 8 收稿 日期 :2 0 O 2 修改稿收到 日期 :0 8— 3—1 0 8一 1— 1 20 0 1 第一作者 王 闯 男, 博士 ,9 0年生 18
振 第2 7卷第 1 1期
动
与
冲
击
J OURNALOFVI BRAT ON I AND HOCK S
铝 蜂 窝结构 的冲 击动 力 学性 能 的试 验 及数 值 研究
王 闯 , 刘荣 强 邓宗全 罗 昌杰 , ,
( .哈尔滨l 1 丁业大学 机 电工程学 院, 哈尔滨 100 ; .中国空间技术研究 院, 京 501 2 北 10 9 ) 0 04
摘 要 :通过分析蜂窝胞元中取出的 Y型单元 , 了正六边形蜂窝胞元 的相 对密度计算公 式 , 推导 并分析 了蜂 窝的
典 型 动 态 压 溃 过程 ; 过 自制 刀 具切 割蜂 窝板 得 到 了外 径 为 61o的 三 种 规 格 ( . 6m 胞 元 壁 厚 t 4 m 胞 元 边 长 通 o 0 0 m( )× m(
() 1
进 行研究 , 并通 过数值 仿 真验 证 试验 结果 , 以达 到 采用 完 全数值模 拟来 完成 蜂窝缓 冲装 置设计 的 目标 。
1 试 验 模 型 及 材 料 制 备
铝蜂 窝结 构是一 种采 用 铝箔 和 高强 度 粘合 剂 制 造 的具有蜂 窝 孔结 构 的复 合 材 料 , 窝 孑 的 形状 有 很 多 蜂 L