胞元
- 基于拓?fù)鋬?yōu)化的變密度蜂窩結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)及沖擊性能研究
在不改變單個(gè)蜂窩胞元結(jié)構(gòu)的前提下,對其按照某一規(guī)律進(jìn)行梯度設(shè)計(jì),從而實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)的整體有序、充分變形。梯度分布增強(qiáng)設(shè)計(jì)作為提升蜂窩結(jié)構(gòu)沖擊性能的有效方式之一,國內(nèi)外學(xué)者對此開展了大量研究,Hu等[18]采用將規(guī)則蜂窩邊用二級蜂窩替代一級蜂窩邊的方法構(gòu)建了新型自相似梯度蜂窩,實(shí)現(xiàn)了其綜合耐撞性能的提升;Zhang等[19]研究不同密度梯度的蜂窩結(jié)構(gòu)的吸能性能,確定了蜂窩結(jié)構(gòu)最優(yōu)密度梯度排布方式;馬芳武等[20]提出了一種仿生自相似分層蜂窩結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了蜂窩在多種
振動(dòng)與沖擊 2023年22期2023-12-01
- 新型節(jié)圓正弦蜂窩面內(nèi)壓縮力學(xué)性能研究1)
)引言特殊設(shè)計(jì)的胞元構(gòu)型可使蜂窩呈現(xiàn)出諸如負(fù)泊松比[1-2]和負(fù)剛度[3-4]等不同于傳統(tǒng)材料的力學(xué)特性.與傳統(tǒng)蜂窩材料相比,負(fù)泊松比蜂窩通常具有更高的比強(qiáng)度和比剛度、更好的抗沖擊性能和抗侵徹性能[5-7],因而在汽車業(yè)、包裝業(yè)、航空航天及軍事工程等諸多領(lǐng)域備受青睞.研究者們設(shè)計(jì)了各種構(gòu)型的負(fù)泊松比蜂窩,其中較為典型的有內(nèi)凹六邊形、星形、手性和雙箭頭型等[8-11].一些研究者還發(fā)現(xiàn)由兩種典型構(gòu)型形成的復(fù)合胞元構(gòu)型可使蜂窩獲得更優(yōu)良的力學(xué)性能,例如,Hu
力學(xué)學(xué)報(bào) 2023年9期2023-10-29
- 多孔介質(zhì)的胞元結(jié)構(gòu)對燃燒溫度分布的影響
它多胞材料類似,胞元是泡沫型多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位[3],眾多胞元的交聯(lián)組合形成了多孔介質(zhì)的宏觀結(jié)構(gòu),與燃燒有關(guān)的多孔介質(zhì)物性參數(shù)如有效導(dǎo)熱系數(shù)、容積換熱系數(shù)、輻射衰減系數(shù)等均與多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)有著密切關(guān)聯(lián)。其中,多孔介質(zhì)孔徑對輻射特性影響較大,當(dāng)孔徑增大時(shí),輻射衰減系數(shù)減小,輻射穿透距離較遠(yuǎn);當(dāng)孔徑減小時(shí),多孔介質(zhì)光學(xué)厚度相應(yīng)增加,輻射會(huì)局限在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)[4-6]。同時(shí),多孔介質(zhì)的孔隙率和孔徑對體系的對流換熱系數(shù)也有一定程度的影響,孔隙率和平均孔
武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2023年5期2023-10-13
- 基于力學(xué)超材料的柔性機(jī)械臂設(shè)計(jì)技術(shù)
20]對大規(guī)模的胞元組裝自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了研究;文獻(xiàn)[21]通過各向異性的可組裝力學(xué)超材料設(shè)計(jì)了一根可變性梁,可作為蛇形機(jī)器人的主體在水中實(shí)現(xiàn)游動(dòng)。綜上所述,本文將力學(xué)超材料和柔性機(jī)械臂兩者結(jié)合,研究以力學(xué)超材料為結(jié)構(gòu)主體的柔性機(jī)械臂(以下簡稱柔性臂)設(shè)計(jì)技術(shù)。本文通過柔性臂單元的結(jié)構(gòu)和分段常曲率假設(shè),建立了胞元組的變形模型和變形參數(shù)的計(jì)算方法,得到了單節(jié)和多節(jié)的柔性臂單元變形預(yù)測模型,最后通過實(shí)驗(yàn)對預(yù)測模型進(jìn)行了驗(yàn)證,完成了預(yù)定的彎曲角度和空間的檢視。1
中國機(jī)械工程 2023年16期2023-09-06
- 基于復(fù)雜約束拓?fù)鋬?yōu)化的負(fù)泊松比超材料設(shè)計(jì)
某一特定的結(jié)構(gòu)(胞元)進(jìn)行周期性地排列構(gòu)成，其等效泊松比和等效彈性模量主要由構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的基質(zhì)材料和胞元的幾何參數(shù)決定.自LAKES 等[2]成功制備出泊松比值為?0.7 的聚氨酯泡沫以來，負(fù)泊松比材料的研究進(jìn)入到快速發(fā)展的階段，現(xiàn)有的負(fù)泊松比材料設(shè)計(jì)通常是基于已有的負(fù)泊松比材料的胞元構(gòu)型，通過理論公式來對所設(shè)計(jì)材料的力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測.或通過經(jīng)驗(yàn)，對現(xiàn)有的胞元構(gòu)型進(jìn)行改進(jìn).宮曉博[3]提出了一種改進(jìn)的四角星形蜂窩結(jié)構(gòu)，對該結(jié)構(gòu)的彈性模量和剪切模量進(jìn)行了理論分
北京理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2023年8期2023-08-21
- 弧形雙箭頭蜂窩面內(nèi)壓縮性能試驗(yàn)與仿真
凹多邊形以及手性胞元的蜂窩材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)六邊形蜂窩的負(fù)泊松比（Negative Poisson’s Ratio，NPR）特性，具有特殊的工程應(yīng)用價(jià)值。在外載荷下，NPR材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的獨(dú)特變形模式：在外力拉伸作用下，材料會(huì)垂直于加載方向膨脹；相應(yīng)地，在壓縮載荷下，材料會(huì)向受載區(qū)集聚，使局部密度增大，從而獲得更好的抗沖擊吸能效果。上述特性使得NPR材料具有比傳統(tǒng)材料更高的平面剪切應(yīng)力、剪切模量、擠壓阻力和斷裂韌性［1-2］，應(yīng)用前景十分廣闊［
- 基于均質(zhì)化等效的點(diǎn)陣夾芯板仿真方法
而成。點(diǎn)陣單元即胞元，點(diǎn)陣材料的均質(zhì)化就是對胞元進(jìn)行等效簡化。1.1 均質(zhì)化等效方法對胞元結(jié)構(gòu)進(jìn)行均質(zhì)化等效，等效體的應(yīng)力等于胞元結(jié)構(gòu)的平均應(yīng)力，等效體的平均應(yīng)變等于胞元結(jié)構(gòu)的平均應(yīng)變，如式（1）和式（2）所示。而等效體的平均應(yīng)力和平均應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系模型如式（3）所示。式中：De—胞元結(jié)構(gòu)的等效剛度矩陣。因此，胞元結(jié)構(gòu)的均質(zhì)化等效主要是求解胞元結(jié)構(gòu)的等效剛度矩陣。式中：D—有限元的通用剛度矩陣。各向異性的材料的剛度矩陣有21個(gè)未知變量、正交各向異性的材料的
環(huán)境技術(shù) 2022年6期2023-01-25
- 力學(xué)超材料柔性后緣設(shè)計(jì)技術(shù)
三維超材料微結(jié)構(gòu)胞元，在仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上完成機(jī)翼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)，并通過增材制造技術(shù)完成機(jī)翼實(shí)物的制造、裝配及性能測試。1 柔性后緣設(shè)計(jì)方案1.1 技術(shù)路線設(shè)計(jì)力學(xué)超材料單元時(shí)要考慮柔性后緣結(jié)構(gòu)的變形、承載、驅(qū)動(dòng)控制等要求，保證結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定的同時(shí)產(chǎn)生較大的彎曲變形。針對這些需求，本文對基礎(chǔ)翼型進(jìn)行分析并建立有限元模型，針對目標(biāo)襟翼柔性變形的要求，選用具有高彈性的零泊松比力學(xué)超材料為主體設(shè)計(jì)后緣變形結(jié)構(gòu)，選用剛性較好的正泊松比結(jié)構(gòu)作為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)以保證機(jī)翼后緣的承載
航空科學(xué)技術(shù) 2022年12期2022-12-27
- 改進(jìn)星形蜂窩結(jié)構(gòu)面內(nèi)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及能量吸收特性研究
特性，并基于典型胞元的變形特征，構(gòu)建了其理論模型。1 模型構(gòu)建與可靠性分析1.1 幾何構(gòu)型基于星形蜂窩結(jié)構(gòu)(SSH)，利用箭頭代替了其水平壁，并引入了與四個(gè)凹角接觸的薄壁方形，構(gòu)建了改進(jìn)星形蜂窩結(jié)構(gòu)(ISSH)。兩種蜂窩結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中H是胞元的高度(H=10 mm)，S是胞元的長度，α是傾斜壁和水平方向之間的角度(α=π/6)，π/2-α是傾斜壁和垂直方向之間的角度，t是胞元壁的厚度，L是方形的邊長，L1為傾斜壁的長度，L2為水平壁的長度，L3為箭頭
振動(dòng)與沖擊 2022年23期2022-12-15
- 弧邊內(nèi)凹蜂窩負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)的面內(nèi)沖擊動(dòng)力學(xué)數(shù)值研究
材料由周期排列的胞元構(gòu)成，受到?jīng)_擊時(shí)各胞元向載荷沖擊點(diǎn)集中，從而使材料的抗壓能力得到提升，材料具有高抗壓性能[1?2]。傳統(tǒng)材料(非負(fù)泊松比材料)受到縱向沖擊時(shí)，材料橫向發(fā)生膨脹，材料的抗壓性能較低。同時(shí)，負(fù)泊松比多胞材料含有許多空隙，在受到外載時(shí)材料容易產(chǎn)生大的變形，從而具有較高的能量吸收效果[3?4]。負(fù)泊松比多胞材料除了具有良好的力學(xué)性能，胞元之間的空隙使得其具有較低的結(jié)構(gòu)密度。負(fù)泊松比材料的優(yōu)良力學(xué)性能使其廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中，例如：利用其高剪切模
工程力學(xué) 2022年12期2022-11-30
- 形內(nèi)自相似層級類蜂窩面外沖擊特性研究
的最優(yōu)層數(shù)。單個(gè)胞元對性能的提升有限，將胞元按照相同或不同的形式在空間中進(jìn)行堆垛排列，形成一種序構(gòu)，該序構(gòu)可有序或無序，亦或?qū)蛹墸湟l(fā)基元間的耦合，可對性能有更大的提升。而恰恰蜂窩胞元是功能基元的典型結(jié)構(gòu)。RODERIC[6]對層級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定義，認(rèn)為將層級結(jié)構(gòu)引入到輕質(zhì)多孔蜂窩結(jié)構(gòu)中形成層級蜂窩結(jié)構(gòu)，具有提高多孔材料強(qiáng)度與能量吸收性能的優(yōu)點(diǎn)。AJDARI等[7]對具有自相似組織特性的層級蜂窩結(jié)構(gòu)的面內(nèi)力學(xué)性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)一級和二級蜂窩比同質(zhì)量的傳統(tǒng)
河北科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2022年5期2022-11-28
- 納米流控封隔器膠筒一級蜂窩骨架承壓分析*
進(jìn)行研究，得到了胞元參數(shù)對零級正六邊形橡膠蜂窩骨架的承壓性能的影響規(guī)律[14]。相比零級蜂窩結(jié)構(gòu)，一級蜂窩具有更加優(yōu)越的力學(xué)性能。因此筆者采用一級橡膠蜂窩骨架作為納米流控系統(tǒng)的包覆結(jié)構(gòu)，對該骨架的靜力學(xué)特性進(jìn)行了有限元模擬研究，得到了橡膠蜂窩結(jié)構(gòu)的變形模式，以及胞元參數(shù)對一級橡膠蜂窩骨架承壓性能的影響規(guī)律。1 模型的確定一級橡膠蜂窩骨架是用一個(gè)較小的正六邊形橡膠蜂窩骨架胞元(邊長為l1)將零級橡膠蜂窩(邊長為l)的頂點(diǎn)替代而成。定義一級橡膠蜂窩骨架胞元頂點(diǎn)
石油機(jī)械 2022年10期2022-11-05
- 基于梯度方形蜂窩結(jié)構(gòu)支架緩沖裝置性能研究
圖 1 所示，其胞元的等效彈性參數(shù)決定整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，因此筆者基于胞元材料理論對其等效彈性參數(shù)進(jìn)行理論推導(dǎo)。通過對六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)等效參數(shù)的研究，推導(dǎo)出方形蜂窩胞元的等效彈性參數(shù)。式中：Ex、Ey為面內(nèi)等效彈性模量；Gxy為面內(nèi)等效剪切模量；δ為胞元厚度；Es為材料彈性模量；l為胞元邊長。方形蜂窩胞元的等效密度ρ*及面外剛度Sz分別為：式中：ρs為材料密度。將胞元等效為等體積實(shí)心單元，則等效單元在yz面上與胞元有相同的剪切模量，則得到等效單元總變形能胞元
礦山機(jī)械 2022年10期2022-10-20
- 一種正、負(fù)和零泊松比相互轉(zhuǎn)換的新策略
究中根據(jù)材料內(nèi)部胞元的變形機(jī)制，負(fù)泊松比材料可分為內(nèi)凹型[8]、手性型[12]、旋轉(zhuǎn)型[13]和穿孔型[14]。Gibson等[15]提出了內(nèi)凹型蜂窩結(jié)構(gòu)。Master等[16]發(fā)現(xiàn)了二維內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的負(fù)泊松比行為。當(dāng)在任一方向施加載荷時(shí)，對角肋的移動(dòng)方式會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)方向的負(fù)泊松比效應(yīng)。另一種由于內(nèi)凹性而表現(xiàn)出負(fù)泊松比效應(yīng)的多胞結(jié)構(gòu)是雙箭頭[17-18]和星形[19]。這些結(jié)構(gòu)中的負(fù)泊松比機(jī)制類似于內(nèi)凹結(jié)構(gòu)。在拉伸過程中，雙箭頭和星形單元打開，導(dǎo)致拉脹效應(yīng)。P
哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2022年9期2022-10-09
- 胞元結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)行為及吸能特性研究
430033)胞元結(jié)構(gòu)在工程之中廣泛存在，憑借良好的綜合力學(xué)特性，其在生物醫(yī)藥、交通運(yùn)輸、建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)械工程、減振降噪、防火隔熱、分子材料、防務(wù)技術(shù)等[1-8]多領(lǐng)域得到了重點(diǎn)關(guān)注與研究。胞元結(jié)構(gòu)一般可以分為夾層結(jié)構(gòu)[9]、類蜂窩結(jié)構(gòu)[10]和點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)[11]，它們通常由板材、桁架、節(jié)點(diǎn)通過均勻排布、交錯(cuò)排布、梯度布置等方式組合而成，其制造工藝主要有焊接、熱熔、電熔、鑄造、3D打印等。Gibson[12]對多孔固體進(jìn)行了深入的研究，從線彈性變形、彈性屈曲
振動(dòng)與沖擊 2022年17期2022-09-23
- 周期性夾芯板脫焊損傷識別方法研究
成，其中間結(jié)構(gòu)由胞元陣列[7-9]組成。夾芯板在制造和服役過程中因焊接質(zhì)量造成的虛焊和因外部疲勞載荷造成的脫粘均會(huì)形成脫焊損傷，如果作為關(guān)鍵受力部件，構(gòu)件損傷將給生產(chǎn)安全帶來極大危害，因此對夾芯板的損傷檢測是十分必要的。國內(nèi)外學(xué)者基于固有頻率、模態(tài)振型、振型曲率、模態(tài)應(yīng)變能等參數(shù)提出了不同的損傷檢測方法。文獻(xiàn)[10]以曲率模態(tài)差值作為損傷指標(biāo)，將實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析與有限元模擬相結(jié)合，能夠?qū)p傷部位進(jìn)行檢測和識別。文獻(xiàn)[11]通過導(dǎo)波相控成像算法有效地識別了鋁板的
- 梯度蜂窩加筋板的彎曲變形及優(yōu)化設(shè)計(jì)1)
凹蜂窩型梯度結(jié)構(gòu)胞元尺寸與胞元凹角，分析了梯度結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊環(huán)境下沖擊波衰減效率和力學(xué)響應(yīng)規(guī)律。Shao等[13]研究了不同壓縮速率對梯度木制素蜂窩變形行為和壓碎應(yīng)力的影響。本文基于三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)的加載位置及支承方式，將梯度蜂窩型胞元引入加筋板加筋層設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過控制質(zhì)量參數(shù)，分別設(shè)計(jì)制備壁厚梯度形式和孔隙率梯度形式兩種梯度多孔結(jié)構(gòu)加筋板，研究梯度多孔蜂窩結(jié)構(gòu)對加筋板彎曲性能的影響。1 模型設(shè)計(jì)及參數(shù)1.1 設(shè)計(jì)思路由文獻(xiàn)[14]可知三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)下蜂窩加筋板
力學(xué)與實(shí)踐 2022年4期2022-08-19
- 聚酰亞胺復(fù)合膜的泊松比設(shè)計(jì)
界區(qū)域連接的剛性胞元，孔間邊界區(qū)域模擬鉸鏈，允許剛性胞元繞孔間邊界區(qū)域“鉸鏈”旋轉(zhuǎn)，從而表現(xiàn)出效泊松比的現(xiàn)象。 Hou等[16]討論了使用 Kevlar 機(jī)織織物/914 環(huán)氧預(yù)浸料和 Kirigami 技術(shù)制造的分級蜂窩結(jié)構(gòu)的拉脹性。Bertoldi等[17]對由“Feguramed GmbH”制造而成的加成固化硅橡膠(sil AD spezial,SADS)進(jìn)行圓形陣列研究時(shí)發(fā)現(xiàn),單軸壓縮的屈曲結(jié)果會(huì)產(chǎn)生橢圓孔陣列。他們進(jìn)一步分析了孔隙率對等效泊松比的
空間電子技術(shù) 2022年2期2022-06-02
- 胞元結(jié)構(gòu)對點(diǎn)陣多孔材料力學(xué)性能的影響
CC、SP和GY胞元構(gòu)成的點(diǎn)陣均質(zhì)及功能梯度材料的剛度、吸能效率等性能[15]；CAO等研究了SLM制備的菱形十二面體其形狀參數(shù)對點(diǎn)陣多孔材料力學(xué)及能量吸收性能的影響[16]。尼龍材料因其較優(yōu)的耐磨性、耐腐蝕性和力學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于服飾、工程和醫(yī)療等領(lǐng)域。目前國內(nèi)外對尼龍點(diǎn)陣多孔材料力學(xué)性能的研究報(bào)道較少，彭剛等通過實(shí)驗(yàn)法對隨機(jī)多孔尼龍材料的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行了研究[17]；JIN等通過優(yōu)化胞元尺寸參數(shù)提高了BCC尼龍點(diǎn)陣多孔材料力學(xué)性能[18]；NEFF等通過
西安科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2022年2期2022-04-28
- 基于胞元拓?fù)鋬?yōu)化法的內(nèi)凹六邊形負(fù)泊松比超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
構(gòu)的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成了胞元拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，采用胞元拓?fù)鋬?yōu)化法對內(nèi)凹六邊形微結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，將優(yōu)化得到的胞元微結(jié)構(gòu)按一定周期進(jìn)行排列從而獲得負(fù)泊松比超材料結(jié)構(gòu)。1 內(nèi)凹六邊形負(fù)泊松材料計(jì)算理論1.1 負(fù)泊松比材料作用機(jī)理泊松比是衡量材料在承受縱向力時(shí)的橫向尺寸變化力學(xué)參數(shù)。負(fù)泊松比是在考慮正負(fù)應(yīng)變的前提下，橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變的比值相反數(shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為，式中，εx，εz分別為橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變；Δx，Δz分別為結(jié)構(gòu)受荷后的橫向變形和縱向變形。一般情況下，泊松比大小
安徽建筑大學(xué)學(xué)報(bào) 2022年1期2022-04-26
- 爆炸載荷下負(fù)泊松比下肢保護(hù)裝置參數(shù)分析
了雙箭頭負(fù)泊松比胞元主要的設(shè)計(jì)參數(shù)(胞壁厚度、胞元夾角和胞元半寬)對負(fù)泊松比下肢保護(hù)裝置防護(hù)性能的影響。2 爆炸環(huán)境下乘員下肢響應(yīng)仿真與試驗(yàn)以國內(nèi)某軍用防護(hù)車輛為試炸車型，取乘員約束系統(tǒng)為主要研究模型，并通過實(shí)車爆炸試驗(yàn)檢驗(yàn)有限元模型的準(zhǔn)確性，為后續(xù)下肢保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。2.1 整車有限元模型大規(guī)模的實(shí)車爆炸試驗(yàn)不適合作為研究乘員下肢損傷的主要方式，有限元仿真方法作為爆炸領(lǐng)域常用的分析手段，具有研究周期短、可重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，被國內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用在防護(hù)
兵器裝備工程學(xué)報(bào) 2022年3期2022-04-08
- 納米流控膠筒蜂窩骨架共面壓縮吸能特性研究*
10]研究了5種胞元壁厚邊長比的蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果表明，初始峰值應(yīng)力和平臺應(yīng)力均隨著壁厚邊長比的增大而增大，平臺區(qū)是蜂窩結(jié)構(gòu)吸收能量最重要的階段。虞科炯等[11]提出了一種負(fù)泊松比金屬鋁蜂窩結(jié)構(gòu)，通過數(shù)值模擬得到了沖擊速度、胞壁厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對蜂窩結(jié)構(gòu)變形模式、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和吸能特性的影響。吉美娟等[12]研究了紙蜂窩厚度對沖擊加速度響應(yīng)、變形特征和緩沖吸能特性的影響規(guī)律，結(jié)果表明，低沖擊能量作用下蜂窩厚度的增加降低了結(jié)構(gòu)的緩沖吸能特性，高
石油機(jī)械 2022年12期2022-02-13
- 宏觀負(fù)泊松比板架結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)場水下抗爆性能研究
載荷時(shí)，負(fù)泊松比胞元的橫向收縮可一定程度地提高板架結(jié)構(gòu)承載能力［2-3］；在爆炸載荷作用下，宏觀負(fù)泊松比板架結(jié)構(gòu)獨(dú)特的壓阻效應(yīng)會(huì)使胞元結(jié)構(gòu)向變形區(qū)域聚集以減小板架結(jié)構(gòu)整體的變形或破壞［4-5］。此外，宏觀負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)還具有可設(shè)計(jì)性，通過合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)可達(dá)到目標(biāo)力學(xué)性能要求［6］。本文設(shè)計(jì)與某船船殼加筋板結(jié)構(gòu)相同質(zhì)量和空間尺寸的宏觀負(fù)泊松比板架結(jié)構(gòu)，研究兩種結(jié)構(gòu)在遠(yuǎn)場水下爆炸作用下的抗爆性能；分析在同空間不等質(zhì)量條件下，宏觀負(fù)泊松比板架結(jié)構(gòu)各參數(shù)變化對其抗
船舶 2021年6期2022-01-11
- 3D打印Ti6Al4V多孔材料壓縮性能
料性能因素方面，胞元類型以及孔隙率、孔徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)是主要因素.目前最為適合植入體材料的胞元設(shè)計(jì)仍無定論，因此嘗試采用新穎的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行多孔材料的胞元設(shè)計(jì)并探究材料性能調(diào)控方法仍是研究的重點(diǎn).拓?fù)鋬?yōu)化是一種在工程領(lǐng)域用于結(jié)構(gòu)輕量化以及性能優(yōu)化的技術(shù)，具有通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能調(diào)控的能力.但是優(yōu)化后結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，采用傳統(tǒng)制造方法加工遇到瓶頸.隨著激光選區(qū)熔化技術(shù)的誕生和發(fā)展，其可制造形狀任意、特征復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力滿足了成形拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)的要求.因此，拓?fù)?/div>
北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2021年11期2021-11-17
- 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聲子晶體逆向設(shè)計(jì)1)
問題轉(zhuǎn)化為對單元胞元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多組分材料的分類問題,突破了以往研究方法中因材料種類有限和材料分布單一帶來的樣本分布集中的局限性.在本文提出的逆向設(shè)計(jì)方法中,多任務(wù)學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)了多分層結(jié)構(gòu)各區(qū)域材料的分布問題,Softmax 邏輯回歸則實(shí)現(xiàn)了各區(qū)域材料種類的選擇問題.本文的主要內(nèi)容為:首先,隨機(jī)生成大量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樣本,進(jìn)而采用有限元方法得到每個(gè)樣本的帶隙,然后,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立帶隙和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的映射關(guān)系,最后利用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)具有目標(biāo)帶隙特性的聲子晶體.1力學(xué)學(xué)報(bào) 2021年7期2021-11-09
- 火炮發(fā)射載荷下負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)抗沖擊性能研究
方向上采用13個(gè)胞元，在豎直方向上采用12個(gè)胞元。圖4 負(fù)泊松比復(fù)合減載組件幾何模型示意圖胞元斜胞壁長度l為2 mm，水平胞壁長度h為4 mm，胞壁厚度d為0.5 mm，胞元內(nèi)角λ為-30°，如圖5所示。圖5 內(nèi)凹蜂窩胞元結(jié)構(gòu)2)單元類型施壓板、傳壓板、碟簧、蜂窩封裝殼體采用SOLID164單元，內(nèi)凹蜂窩胞壁選用SHELL163殼單元。蜂窩結(jié)構(gòu)沿厚度(軸向)方向保持不變，由于四周受剛性約束，蜂窩胞元只能產(chǎn)生橫截面內(nèi)位移，因此計(jì)算中限制整個(gè)蜂窩模型所有節(jié)點(diǎn)的兵器裝備工程學(xué)報(bào) 2021年10期2021-11-08
- X滑移型負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特性分析
泊松比結(jié)構(gòu)是利用胞元內(nèi)部的空隙隱藏體積，在特定的條件下釋放，形成負(fù)泊松比。大多數(shù)人工負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)材料的實(shí)現(xiàn)方式是采用類似于鉸鏈結(jié)構(gòu)，利用材料轉(zhuǎn)動(dòng)變形產(chǎn)生負(fù)泊松比特性。但是鉸鏈結(jié)構(gòu)并非是機(jī)械結(jié)構(gòu)上的鉸鏈，而是利用材料變形產(chǎn)生位移達(dá)到鉸鏈效果，這樣對材料性質(zhì)以及幾何尺寸的要求非常高，而且對脆性材料非常不友好。由于大多數(shù)人工負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)材料采用機(jī)械結(jié)構(gòu)中的鉸鏈實(shí)現(xiàn)拉脹特性，而鉸鏈在機(jī)構(gòu)學(xué)又是轉(zhuǎn)動(dòng)副的典型代表，因此有理由相信機(jī)構(gòu)學(xué)里面的其他運(yùn)動(dòng)副也可以實(shí)現(xiàn)負(fù)泊松比信息記錄材料 2021年10期2021-10-25
- 面向增材制造的微桁架胞元幾何與力學(xué)性能分析
長方體空間衍生的胞元結(jié)構(gòu)參數(shù)化建模方法及其力學(xué)性能；LI P等[5]使用激光選區(qū)熔化成形技術(shù)制備了BBC型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)，采用有限元方法研究了結(jié)構(gòu)變形過程；MASKERY I等[6]研究了SLM成形Al-Si10-Mg鋁合金梯度分布點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，并對成形態(tài)、熱處理態(tài)的均布/梯度分布的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了對比分析；AMANI Y等[7]采用SLM成形技術(shù)制備了FCC型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)，通過CT檢測得到了壓縮變形行為，并建立了考慮微缺陷的機(jī)械制造與自動(dòng)化 2021年4期2021-08-13
- 林木聯(lián)合采育機(jī)蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)料輥關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用性能研究
求，對雙箭頭蜂窩胞元結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，提出一種新型蜂窩結(jié)構(gòu)并命名為雙V附翼型蜂窩。結(jié)合現(xiàn)有的進(jìn)料輥設(shè)計(jì)，提出一種基于雙V附翼型蜂窩（double V-wings honeycomb，DVWH）的林木聯(lián)合采育機(jī)進(jìn)料輥，輥型雙V蜂窩結(jié)構(gòu)作為進(jìn)料輥的柔性蜂窩填充結(jié)構(gòu)。輥型雙V蜂窩結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)沖擊模型可作為蜂窩設(shè)計(jì)選擇的規(guī)律與預(yù)測的參考。對伐木工況低速?zèng)_擊下輥型雙V蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)與吸能特性進(jìn)行探究，并引入不同胞元結(jié)構(gòu)的六角蜂窩進(jìn)行蜂窩進(jìn)料輥應(yīng)用性能參照對比。從輥型蜂窩結(jié)- 納米流控封隔器膠筒蜂窩骨架承壓性能研究*
窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行探究。胞元參數(shù)是決定蜂窩骨架力學(xué)性能的基礎(chǔ)參數(shù)，本文利用ANSYS Workbench軟件，研究了橡膠蜂窩結(jié)構(gòu)的變形模式，獲得了靜態(tài)壓縮載荷作用下胞元參數(shù)對正六邊形橡膠蜂窩骨架承壓性能的影響規(guī)律。1 橡膠蜂窩骨架模型建立納米流控封隔器膠筒由蜂窩骨架包覆納米流控系統(tǒng)構(gòu)成[5]。納米流控系統(tǒng)由液體和納米多孔介質(zhì)組成，以懸濁液的形態(tài)存在，需采用封口的蜂窩骨架將其包覆封裝。蜂窩形狀選用內(nèi)空間最大的正六邊形。圖1為蜂窩骨架模型及蜂窩胞元參數(shù)示意圖。其中，l石油機(jī)械 2021年7期2021-07-12
- 基于阻抗失配原理的L延拓型船用隔振基座研究
提出一種L延拓型胞元結(jié)構(gòu)形式，其胞元內(nèi)部包含多組L型轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，使得振動(dòng)波發(fā)生多次波型轉(zhuǎn)換，以有效抑制振動(dòng)波的傳遞。通過直壁基座與新型一體化基座進(jìn)行有限元對比分析，討論驗(yàn)證用新型胞元代替直壁結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的隔振優(yōu)勢，為船用隔振基座設(shè)計(jì)提供一種新的結(jié)構(gòu)形式，對艦船減振降噪設(shè)計(jì)具有一定的軍事價(jià)值。1 振動(dòng)波傳遞和隔振評價(jià)理論1.1 L型結(jié)構(gòu)振動(dòng)波傳遞特性式中：vx1(x)，vx2(y)分別為板1，2中的質(zhì)點(diǎn)沿x軸方向的振速；vy1(x)，vy2(y)分別為板1，2中中國艦船研究 2021年3期2021-06-08
- 負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)應(yīng)用于拱結(jié)構(gòu)中的探索
、負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)為胞元的穹頂結(jié)構(gòu),并探究這些結(jié)構(gòu)在頂部受壓時(shí)的力學(xué)特性,研究表明以負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)為胞元的穹頂結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的抗壓痕性與能量吸收性[17]。拱結(jié)構(gòu)能將結(jié)構(gòu)受到的豎向荷載或面外力轉(zhuǎn)化為軸力[1],本文分別以實(shí)心均質(zhì)拱結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格型拱結(jié)構(gòu)、內(nèi)凹六邊形拱結(jié)構(gòu)為研究對象,分析其在水平受壓、水平受拉、豎直受壓3種受力狀態(tài)下的拱寬變化,并探究3種拱結(jié)構(gòu)拱寬變化差異的機(jī)制。本文著眼于拱結(jié)構(gòu)在外荷載作用下產(chǎn)生水平軸力的力學(xué)特性[19],將平面結(jié)構(gòu)彎起成拱,使負(fù)泊松比- 設(shè)計(jì)參數(shù)對負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)抗爆性能的影響研究
主要設(shè)計(jì)參數(shù)，如胞元長度、胞元高度、胞元夾角、胞壁厚度和芯層梯度等，對夾芯結(jié)構(gòu)抗爆炸性能的影響。1 有限元模型圖1給出了包含TNT、空氣流場和負(fù)泊松比夾芯板的有限元模型，其中TNT和空氣采用任意拉格朗日歐拉算法(ALE)模擬，負(fù)泊松比夾芯板采用有限元方法模擬，兩種算法之間采用流固耦合算法(FSI)進(jìn)行耦合計(jì)算。圖1 負(fù)泊松比夾芯板有限元模型示意圖其中TNT當(dāng)量為10 kg，材料采用Jones-Wilkins-Lee(JWL)狀態(tài)方程[11-12]：表1 T兵器裝備工程學(xué)報(bào) 2021年4期2021-05-06
- 胞元尺寸對六邊形聚氨酯蜂窩結(jié)構(gòu)泊松比和吸收能量的影響
的研究主要集中在胞元結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)的梯度化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)沖擊、變形機(jī)理方面[8-13]。在胞元結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面，研究集中在胞元單個(gè)幾何參數(shù)對結(jié)構(gòu)泊松比和能量吸收的影響方面。YANG等[14]研究了六邊形蜂窩的肋長度、寬度以及凹角對蜂窩結(jié)構(gòu)泊松比的影響。吳秉鴻等[15]研究了星形多孔材料薄壁結(jié)構(gòu)層數(shù)、壁厚對多孔材料隔振基座強(qiáng)度與減振性能的影響。目前，將試驗(yàn)和模擬結(jié)合來討論胞元參數(shù)對蜂窩結(jié)構(gòu)吸收能量影響的研究較少，為此，作者研究了胞元凹角、寬度、壁厚對六機(jī)械工程材料 2021年3期2021-03-22
- 二維負(fù)剛度負(fù)泊松比超材料及其力學(xué)性能
決于內(nèi)部微結(jié)構(gòu)(胞元或功能基元)構(gòu)造而非母材本身的性質(zhì)。超材料在近年來受到廣泛關(guān)注，眾多學(xué)者對其進(jìn)行了一系列研究[1-5]。負(fù)剛度超材料是其中重要的一個(gè)類別，其在變形時(shí)力與位移變化的方向相反[6-9]。Qiu等[10]提出了預(yù)成型余弦曲梁，該梁在中點(diǎn)受集中力時(shí)發(fā)生屈曲而產(chǎn)生負(fù)剛度效應(yīng)。Correa 等[11]結(jié)合選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種負(fù)剛度蜂窩超材料，可用于抗沖擊吸能。Restrepo等[12]引入相變概念，研究了多層負(fù)剛度超材料結(jié)構(gòu)的多穩(wěn)態(tài)效應(yīng)，哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年8期2020-11-13
- 板狀立方點(diǎn)陣超結(jié)構(gòu)填充汽車吸能盒的抗沖擊吸能特性
過將不同板狀立方胞元組合，使其剛度達(dá)到近乎各向同性，并發(fā)現(xiàn)剛度各向同性板狀立方點(diǎn)陣比同等質(zhì)量的桿狀點(diǎn)陣剛度高3倍?？梢?，通過對點(diǎn)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，可得到適用于不同工程需求的相對理想力學(xué)性能。本文設(shè)計(jì)并制備了4種板狀立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)樣品，對其準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)下變形機(jī)制和力學(xué)特性進(jìn)行分析。結(jié)合沖擊動(dòng)力學(xué)仿真，對所設(shè)計(jì)板狀立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行低速、高速?zèng)_擊仿真，探究其沖擊載荷下的吸能特性。最后將4種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于汽車吸能盒設(shè)計(jì)，并在低速?zèng)_擊下將其抗沖擊性能及吸能特性與方形截汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào) 2020年3期2020-10-21
- 閉孔泡沫金屬幾種不同建模方法的對比性研究
討泡沫金屬的細(xì)觀胞元結(jié)構(gòu)對整體力學(xué)性能的影響，不少學(xué)者逐步開展了閉孔泡沫金屬的細(xì)觀建模方法研究。張健等[5]基于微CT掃描影像信息建立泡沫金屬二維細(xì)觀有限元模型，研究了在高速加載下泡沫金屬的壓縮變形機(jī)理。袁本立等[6]從不同類型的泡沫金屬單一胞元模型出發(fā)，研究了結(jié)構(gòu)較為簡單的單心立方模型、面心立方模型和體心立方模型表征下泡沫金屬的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)面心立方模型和體心立方模型能夠相對較好地預(yù)測泡沫金屬性質(zhì)。Gibson等[7]提出構(gòu)建了Gibson-Ashby泡航空材料學(xué)報(bào) 2020年4期2020-08-24
- 林木聯(lián)合采育機(jī)進(jìn)料輥填充蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性1)
，并建立了該結(jié)構(gòu)胞元發(fā)生彈性屈曲和塑性塌陷時(shí)的臨界應(yīng)力公式，研究了胞元幾何參數(shù)與平臺應(yīng)力的關(guān)系，通過對胞元平臺區(qū)的失效模式和平臺應(yīng)力的分析，研究了此結(jié)構(gòu)在失效時(shí)的力學(xué)性能。國內(nèi)外已有很多關(guān)于將NPR蜂窩結(jié)構(gòu)應(yīng)用于輥型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的研究，例如一些蜂巢式非充氣輪胎的研究[23-25]。本研究提出了一種基于NPR結(jié)構(gòu)的林木聯(lián)合采育機(jī)進(jìn)料輥，如圖2所示。可以看出，在進(jìn)料輥外圈與進(jìn)料輥輪轂之間填充一種雙V附翼型NPR蜂窩結(jié)構(gòu)，進(jìn)料輥齒通過焊接、鉚接、粘結(jié)等方式固定于該結(jié)東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年6期2020-06-26
- 車輛蜂窩鋁合金技術(shù)及其數(shù)值分析研究
。單個(gè)蜂窩鋁合金胞元壁的厚度為0.25 mm，蜂窩鋁合金的胞元粘結(jié)壁厚為0.50 mm，單個(gè)蜂窩鋁合金胞元橫壁的長度為5.00 mm，單個(gè)蜂窩鋁合金胞元斜壁的長度為5.00 mm，蜂窩鋁合金上面板的厚度為1.00 mm，蜂窩鋁合金下面板的厚度為1.00 mm。蜂窩鋁合金試樣的高度為17.50 mm，整體長度為45.00 mm，整體寬度為43.30 mm。項(xiàng)目二試樣規(guī)格：單個(gè)蜂窩鋁合金胞元壁的厚度為0.30 mm，蜂窩鋁合金的胞元粘結(jié)壁厚為0.60 mm，其中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2020年5期2020-05-06
- 基于Miura折紙的蜂窩材料共面緩沖性能研究
況。正六邊形蜂窩胞元具有良好的面外剛度，但在承受共面壓縮時(shí)，會(huì)出現(xiàn)胞壁失穩(wěn)等破壞，平臺應(yīng)力較低，緩沖性能較差。為提高蜂窩材料的共面緩沖性能，研究人員對六邊形胞元進(jìn)行了改進(jìn)。Thomas[1]在鋁合金蜂窩胞元內(nèi)增加水平加強(qiáng)筋以提高其剛度，采用試驗(yàn)和仿真的手段研究了這種加強(qiáng)型六邊形蜂窩的共面剛度和耗能性能。也有學(xué)者采用具有負(fù)泊松比的胞元構(gòu)建新型蜂窩，此類胞元種類繁多，例如內(nèi)凹六邊形胞元、星型胞元、箭頭型胞元和手性胞元。在共面受壓時(shí)，負(fù)泊松比胞元的變形機(jī)制被激活載人航天 2020年1期2020-03-03
- 沖擊荷載下金屬填充梁柱鋼節(jié)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)分析①
00)0 引 言胞元金屬材料[1](Cellular metal)作為一種結(jié)構(gòu)功能性材料，具有較好的抗震耗能、隔聲隔熱性能，由于其優(yōu)異的服役性能，現(xiàn)已作為構(gòu)件填充料廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、國防工程等領(lǐng)域[2-5]。在建筑工程中，板狀胞元金屬材料上下面復(fù)合鋼板，制作成夾芯復(fù)合材料，可極大地改善板材的抗彎抗壓性能[2-6]。填充物力學(xué)性能，如相對密度、基材參數(shù)等，將導(dǎo)致鋼構(gòu)件的屈曲失穩(wěn)類型從整體歐拉屈曲向局部皺曲過渡[7]。為使填充鋼結(jié)構(gòu)的抗彎性能最優(yōu)，張勇、Z- 多胞鞋底結(jié)構(gòu)性能分析及胞元參數(shù)影響
邊形和四邊形夾心胞元,提出了一種新的多胞結(jié)構(gòu),并以蜂窩夾層板為例，對其進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)的合理性。趙顯偉[5]對比分析了3種不同的蜂窩結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了蜂窩結(jié)構(gòu)可滿足飛機(jī)面內(nèi)低模量和面外高承載要求，為蜂窩結(jié)構(gòu)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用作出了貢獻(xiàn)。何斌、李響[6]設(shè)計(jì)了一種由菱形和圓形組成的新型蜂窩結(jié)構(gòu)，并用有限元法對其穩(wěn)定性進(jìn)行分析，得出該種蜂窩結(jié)構(gòu)軸向承載力強(qiáng)，是一種綜合性能較強(qiáng)的創(chuàng)新力學(xué)結(jié)構(gòu)，對蜂窩結(jié)構(gòu)在抗壓、減振等方面的應(yīng)用具有一定的借鑒。方廷[7]依據(jù)人體工福建工程學(xué)院學(xué)報(bào) 2019年6期2019-12-20
- 面向行人下肢保護(hù)的蜂窩鋁吸能結(jié)構(gòu)優(yōu)化*
構(gòu)由一個(gè)個(gè)六邊形胞元組成，如圖5所示，圖中的T軸稱之為強(qiáng)軸，W軸和L軸稱之為弱軸，整個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)在強(qiáng)軸方向的承載沖擊能力要明顯大于弱軸方向。圖5 蜂窩式結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，根據(jù)前蒙皮與前保險(xiǎn)杠防撞梁之間的吸能空間尺寸，設(shè)計(jì)蜂窩薄壁吸能結(jié)構(gòu)左右側(cè)面之間寬度D為54 mm，防撞梁上下端面之間距離H為74 mm。設(shè)蜂窩吸能結(jié)構(gòu)W向蜂窩胞元最大數(shù)目為n，為使蜂窩吸能結(jié)構(gòu)可最大程度地利用吸能空間，設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)關(guān)系式為圖6 汽車前端吸能空間大小為保證蜂窩模型結(jié)構(gòu)規(guī)整化、充汽車工程 2019年8期2019-09-04
- 特殊內(nèi)凹形蜂窩結(jié)構(gòu)等效扭轉(zhuǎn)剛度研究
了等效扭轉(zhuǎn)剛度與胞元幾何尺寸的關(guān)系，最后利用有限元數(shù)值方法對理論公式的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。1 蜂窩等效扭轉(zhuǎn)剛度理論推導(dǎo)1.1 薄板變形能內(nèi)凹形蜂窩結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 蜂窩結(jié)構(gòu)及胞元示意Fig.1 Honeycomb And Typical Cell在計(jì)算該蜂窩結(jié)構(gòu)（圖1a所示）的等效扭轉(zhuǎn)剛度時(shí)，為了簡化計(jì)算過程，需要首先選取適當(dāng)?shù)姆涓C胞元，本文選取的典型胞元如圖1b所示，胞元各個(gè)胞壁的尺寸及胞壁的編號在圖1b中有明確標(biāo)示。將胞元結(jié)構(gòu)等效成為正交各項(xiàng)異性薄板導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù) 2019年1期2019-02-19
- 基于Hyperworks的六邊形蜂窩板鋪層等效建模方法研究
，而沒有考慮蜂窩胞元壁板的伸縮變形，因此其公式帶有一定的誤差。Xia等[9]將蜂窩板各種等效方法進(jìn)行計(jì)算并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，但是卻沒有具體介紹等效方法。為了快速準(zhǔn)確分析蜂窩板材力學(xué)特性，本文提出了一種基于Hypermesh的鋪層等效有限元建模方法，其計(jì)算結(jié)果與目前常用有限元建模方法比較可知，該方法具有更高的效率且準(zhǔn)確可靠。1 蜂窩板的建模方法1.1 蜂窩板結(jié)構(gòu)介紹在大多數(shù)工程應(yīng)用中，蜂窩板是由上、下蒙皮和中間的蜂窩芯子構(gòu)成，蒙皮與芯子采用黏結(jié)劑進(jìn)行連接振動(dòng)與沖擊 2018年23期2018-12-21
- 薄膜型聲學(xué)超材料的低頻吸收性能研究
梁結(jié)構(gòu)，可看作由胞元周期性排列構(gòu)成的、具有雙負(fù)特性的聲學(xué)超材料模型(如圖1所示)。同時(shí)，超材料結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生有效帶隙，很大程度上對材料結(jié)構(gòu)中行波的傳播進(jìn)行了有效的控制。根據(jù)帶有雙負(fù)特性的一維超材料梁結(jié)構(gòu)[7]，本文提出一種薄膜超材料結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以‘小尺寸控制大波長’，對于數(shù)百赫茲的低頻聲波可以很好地吸收。并且從理論上解釋了負(fù)有效質(zhì)量。利用有限元軟件分析了子結(jié)構(gòu)胞元和薄膜超材料的振動(dòng)形態(tài)，探討了胞元結(jié)構(gòu)與入射聲波的耦合形式，分析了在一段頻率范圍內(nèi)聲波輻射振動(dòng)與沖擊 2018年14期2018-08-02
- 凹角蜂窩結(jié)構(gòu)的面內(nèi)低速?zèng)_擊力學(xué)性能分析
用下，分別研究了胞元凹角、胞元橫縱比、以及胞元壁厚對凹角蜂窩結(jié)構(gòu)的負(fù)泊松比值、能量吸收和應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響規(guī)律．得出了以下結(jié)論：胞元凹角的增大和胞元壁厚的減小會(huì)增大凹角蜂窩結(jié)構(gòu)的負(fù)泊松比，胞元橫縱比的改變不會(huì)改變凹角蜂窩結(jié)構(gòu)的負(fù)泊松比；胞元凹角的減小和胞元壁厚的增加會(huì)同時(shí)增加凹角蜂窩結(jié)構(gòu)的總能量吸收效果和相對能量吸收效果；而胞元縱橫比的增加對凹角蜂窩結(jié)構(gòu)總能量的吸收改變不大，橫縱比向加載力方向增加時(shí)，會(huì)增加相對能量吸收效果；胞元凹角、胞元縱橫比、以及胞元- 鋁蜂窩芯彈性參數(shù)的有限元仿真計(jì)算
求解其彈性參數(shù)的胞元模型，在有限元CAE軟件ABAQUS環(huán)境下得到了三方向彈性模量的數(shù)值結(jié)果。通過與試驗(yàn)及解析結(jié)果的對比表明，該模型的計(jì)算精度較好。蜂窩芯；彈性模量；ABAQUS作為一類特殊的復(fù)合材料，鋁蜂窩夾層板具有重量輕、剛度大、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在動(dòng)車組內(nèi)裝件中。因此，對其力學(xué)性能的計(jì)算分析便成為一個(gè)重要的課題。對于呈六邊形的鋁蜂窩芯子單元，其與水平方向呈θ角的4條邊長為l，厚度為t，豎直方向的2條邊長為h，厚度為2t，如圖1所示。圖1 鋁蜂窩裝備制造技術(shù) 2017年9期2017-11-17
- 復(fù)雜多邊形蜂窩夾芯面內(nèi)等效剪切模量研究
虛功原理計(jì)算蜂窩胞元在剪切載荷作用下的變形，推導(dǎo)出蜂窩夾芯面內(nèi)等效剪切模量的解析表達(dá)式?？芍涸?span id="j5i0abt0b" class="hl">胞元尺寸不變的條件下，蜂窩夾芯面內(nèi)等效剪切模量隨胞元長斜邊與垂直方向夾角的增大而增大，隨胞元短斜邊與垂直方向夾角的增大而減小。最后建立蜂窩胞元的有限元模型進(jìn)行數(shù)值分析，數(shù)值分析結(jié)果與理論分析結(jié)果誤差在2%以內(nèi)，證明了理論分析方法的正確性。多邊形；蜂窩夾芯；剪切模量；歐拉梁；虛功原理0 引 言蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是由上下蒙皮和周期性多孔蜂窩夾芯構(gòu)成的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，蜂窩夾層導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù) 2017年2期2017-04-28
- 基于孔隙率累積增長的閉孔泡沫材料三維隨機(jī)建模*
均勻分割得到層疊胞元空間，每個(gè)胞元空間內(nèi)隨機(jī)生成一個(gè)球體以形成基礎(chǔ)孔隙造型，球體空腔均勻度因子控制基礎(chǔ)造型隨機(jī)性；胞元空間逐次隨機(jī)生成若干球體空腔并通過相交特性判定，累積得到有效空腔造型，結(jié)合基于優(yōu)化搜索的孔隙率自適應(yīng)增長算法，提高空腔造型效率，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)孔隙率控制建模；考慮泡沫材料工藝及其真實(shí)幾何特性，實(shí)現(xiàn)泡沫材料大空腔和連通缺陷建模。閉孔泡沫材料；隨機(jī)造型；橢球相交；孔隙率累積增長0 引 言泡沫材料多孔細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性決定其變形、失效、破壞機(jī)制，進(jìn)而決定材料功能材料 2016年9期2016-10-19
- 基于拓?fù)鋬?yōu)化的非均勻蜂窩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模
度結(jié)果映射為蜂窩胞元的相對密度分布矩陣，通過用戶自定義特征以及參考基準(zhǔn)的循環(huán)定義提高建模的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)非均勻蜂窩結(jié)構(gòu)的快速建模。仿真結(jié)果表明，非均勻蜂窩結(jié)構(gòu)力學(xué)性能更優(yōu)，驗(yàn)證了該方法的有效性。蜂窩結(jié)構(gòu)；拓?fù)鋬?yōu)化；CAD建模；ANSYS仿真0 引言在航空航天、軌道交通等行業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的輕量化不僅可以減少產(chǎn)品制造與運(yùn)行的能源消耗，而且可以為產(chǎn)品帶來更遠(yuǎn)的射程、更高的機(jī)動(dòng)性以及更優(yōu)越的動(dòng)靜態(tài)性能，是關(guān)系到產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵指標(biāo)。近年來隨著材料制備和成形制造業(yè)自動(dòng)化 2016年8期2016-09-12
- 艦艇新型宏觀負(fù)泊松比效應(yīng)蜂窩舷側(cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)*
負(fù)泊松比效應(yīng)蜂窩胞元特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)中等彈速下良好抗爆抗沖擊性能。利用有限元?jiǎng)恿W(xué)分析軟件，研究魚雷或?qū)椝聦ο蟼?cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)的撞擊侵入和穿透過程，對比研究了不同蜂窩構(gòu)型、材料、胞元尺寸和胞壁厚度對舷側(cè)結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響。結(jié)果表明，蜂窩防護(hù)結(jié)構(gòu)具有良好的抗沖擊性能，負(fù)泊松比蜂窩構(gòu)型較正泊松比蜂窩構(gòu)型抗沖擊性能更優(yōu)。固體力學(xué)；艦船防護(hù)結(jié)構(gòu)；非線性有限元；蜂窩結(jié)構(gòu)；負(fù)泊松比；負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)；抗沖擊為提高抗爆抗沖擊能力，現(xiàn)代艦艇在舷側(cè)設(shè)置空艙+液艙+空艙的多爆炸與沖擊 2015年2期2015-04-12
- 基于三維胞元空間的MA 雙向并行路由算法
法的啟示，在三維胞元模型［7］的基礎(chǔ)上提出了MA 雙向并行(3D—BPMA)路由算法。該算法根據(jù)三維胞元系統(tǒng)的特點(diǎn)，將整個(gè)三維空間按縱向和橫向分別劃分為不同的集合，不同集合間通過并行克隆的方式產(chǎn)生MA，提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的訪問速度。1 相關(guān)模型1.1 三維胞元空間模型以參考點(diǎn)O 為坐標(biāo)原點(diǎn)建立三維坐標(biāo)系如圖1 所示［7］，其中，節(jié)點(diǎn)i 的坐標(biāo)為(xi，yi，zi)，其所在的胞元坐標(biāo)為(XI，YI，ZI)，Rmax是節(jié)點(diǎn)最大通信半徑，在三維胞元空間內(nèi)規(guī)定胞子只能傳感器與微系統(tǒng) 2015年7期2015-03-30
- 土體力學(xué)特性顆粒尺度效應(yīng)的理論與試驗(yàn)研究
-加強(qiáng)顆粒”土體胞元模型，并通過一系列的三軸試驗(yàn)，初步驗(yàn)證了屈服應(yīng)力的模型預(yù)測與試驗(yàn)結(jié)果的一致性，但文中僅把加強(qiáng)顆粒視為具有相同粒徑的球體并未考慮其級配對屈服應(yīng)力理論計(jì)算結(jié)果的影響，且未對模型中的應(yīng)變梯度和內(nèi)稟尺度等反映土體顆粒尺度效應(yīng)的微細(xì)觀參數(shù)作出定量計(jì)算和物理機(jī)制分析。本文基于土體胞元理論模型，進(jìn)一步提出基于顆粒間相互作用產(chǎn)生黏聚和摩擦的物理效應(yīng)而非純粹幾何尺寸作為劃分顆粒尺度層次的依據(jù)，劃分膠結(jié)性的黏聚顆粒和耗散性的摩擦顆粒構(gòu)造可反映土體內(nèi)部材料信巖土力學(xué) 2015年1期2015-03-03
- 基于三維胞元空間的能量高效性多通道協(xié)作路由算法
效率。本文在3維胞元空間模型的基礎(chǔ)上提出了多層胞元通道模型，并提出了 3D-EEMCR算法。路由方面，通過定義主通道和輔助通道相互協(xié)作周邊模式來繞過空洞區(qū)域；能量方面，算法權(quán)衡考慮節(jié)點(diǎn)的剩余能量和位置信息來自適應(yīng)選舉胞父節(jié)點(diǎn)。2 算法模型2.1 網(wǎng)絡(luò)模型2.1.1 3維胞元空間模型 3維胞元空間[11]的模型結(jié)構(gòu)如圖 1所示。節(jié)點(diǎn)通信半徑為 r，且 r∈[0,Rmax],Rmax為節(jié)點(diǎn)的最大通信半徑。節(jié)點(diǎn) i的位置坐標(biāo)記作(xi,yi,zi)，其所在胞元位電子與信息學(xué)報(bào) 2014年3期2014-11-18
- 超輕多孔類蜂窩夾心結(jié)構(gòu)創(chuàng)新構(gòu)型及其力學(xué)性能
邊形和四邊形夾心胞元,以六邊形和四邊形的組合設(shè)計(jì)胞元結(jié)構(gòu),提出了類蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的概念并對其進(jìn)行了創(chuàng)新構(gòu)型;基于Gibson提出的胞元理論,建立了類蜂窩夾心結(jié)構(gòu)力學(xué)等效模型,并推導(dǎo)出了等效模型的等效彈性常數(shù)公式。以衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的蜂窩夾層板作為應(yīng)用實(shí)例,對類蜂窩和正六邊形蜂窩夾心結(jié)構(gòu)的等效力學(xué)常數(shù)進(jìn)行了計(jì)算對比,結(jié)果表明:兩者的等效彈性模量近似相等,然而類蜂窩夾心結(jié)構(gòu)的等效剪切模量卻有較大提高,同時(shí)等效密度更小,可有效減小結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)類蜂窩夾心結(jié)構(gòu)進(jìn)行了西安交通大學(xué)學(xué)報(bào) 2014年9期2014-08-08
- 顆粒材料剪脹性的微觀力學(xué)分析
結(jié)構(gòu)入手，用孔隙胞元（void cell）描述顆粒材料的最小單元，進(jìn)行雙軸剪切試驗(yàn)，給出剪切過程中孔隙胞元體積變形的空間分布和演化過程，探討顆粒材料的膨脹性對加載過程中應(yīng)力比與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的依賴關(guān)系，解釋排列密實(shí)顆粒材料在剪切過程中先壓縮后膨脹的微觀機(jī)制。2 孔隙胞元系統(tǒng)顆粒體系的宏觀變形和力學(xué)特性，通常不是單個(gè)顆粒對外荷載的反應(yīng)，而是顆粒在空間排列起來對外荷載的反應(yīng)。因此，在研究顆粒材料的剪脹性之前，必須先明確顆粒體系內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)。為了描述顆粒體系的分布特巖土力學(xué) 2013年5期2013-09-25
- 密排圓形胞元蜂窩面內(nèi)等效彈性參數(shù)的模擬仿真
成。常見蜂窩夾芯胞元形式有正六邊形、正方形、圓形等，圓形又分為疏排圓形和密排圓形，材質(zhì)可以是鋁合金、芳綸紙(Nomex紙)、玻璃布等;蒙皮可采用纖維板、鋁合金板等。蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)由于具有較高的比強(qiáng)度和較好的隔熱、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)，因而在航空、航天等高科技領(lǐng)域有極廣泛的應(yīng)用。目前，對蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)面內(nèi)等效彈性參數(shù)的研究方法一般分為理論近似法、實(shí)驗(yàn)法和數(shù)值模擬法。其中理論近似法是先對實(shí)際力學(xué)模型進(jìn)行一定簡化假設(shè)，在理論上找出蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的等效力學(xué)模型，分析時(shí)用等效力學(xué)兵器裝備工程學(xué)報(bào) 2013年12期2013-09-12
- 具有負(fù)泊松比效應(yīng)蜂窩材料的面內(nèi)沖擊動(dòng)力學(xué)性能＊
是材料具有內(nèi)凹的胞元結(jié)構(gòu)（即胞元擴(kuò)張角θ小于零），研究較多的是六邊形蜂窩及其相應(yīng)的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)（見圖1）。多胞材料內(nèi)凹微結(jié)構(gòu)的存在，使它具有一些與實(shí)體材料不同的特殊性能。尤其在沖擊荷載作用下，胞元微拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變對材料局部動(dòng)態(tài)應(yīng)力演化過程的影響更加顯著。因此，如何建立內(nèi)凹微拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)與多胞材料動(dòng)力學(xué)響應(yīng)間的關(guān)系，也是具有負(fù)泊松比效應(yīng)多胞材料力學(xué)性能研究的重要目標(biāo)之一。具有負(fù)泊松比效應(yīng)多胞材料最早由R.S.Lakes［2］制備，他通過對聚合物泡沫的三軸壓縮和熱爆炸與沖擊 2012年5期2012-09-19
- 正六角形蜂窩芯層面內(nèi)等效彈性參數(shù)研究
期在分析由周期性胞元構(gòu)成的蜂窩材芯層強(qiáng)度時(shí)，通常假想地將其視為一塊均質(zhì)各向異性薄板，并通過一系列彈性參數(shù)和結(jié)構(gòu)特征胞元的變形滿足宏觀本構(gòu)方程來描述其宏觀等效的力學(xué)彈性參數(shù)。關(guān)于等效彈性參數(shù)的理論分析，到目前為止，已有不少報(bào)道[1-5]。但是，在這些研究結(jié)果中，均忽略了胞元壁板剪切變形的影響。實(shí)際上，當(dāng)蜂窩芯層較厚的時(shí)候，這種剪切變形不能忽略。在胞元壁板考慮剪切變形的情況下，本文擬就由圖1(a)所示的正六角形胞元周期性排列組成的圖1(b)中正六角形蜂窩芯層的華東交通大學(xué)學(xué)報(bào) 2010年5期2010-03-23
- 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聲子晶體逆向設(shè)計(jì)1)