鎂合金蜂窩夾層板的平壓力學(xué)特性模擬分析

迎春++李潔

摘 要：本文對(duì)鎂合金蜂窩夾層板的平壓力學(xué)性能進(jìn)行仿真模擬，對(duì)模擬結(jié)果分析處理，總結(jié)蜂窩夾層板在平壓載荷下的變形規(guī)律及應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)，跟文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)參數(shù)比較，為蜂窩夾層板力學(xué)性能研究提供定性分析的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：蜂窩夾層版；平壓；模擬

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.231

1 引言

金屬蜂窩夾層板以其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通等領(lǐng)域。因蜂窩結(jié)構(gòu)在某個(gè)方向上產(chǎn)生大變形，近幾年，成為飛行器研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)共面剛度很低，產(chǎn)生較大變形，但異面有一定的剛度和強(qiáng)度。蜂窩夾層板的主要力學(xué)性能指標(biāo)有側(cè)壓、彎曲、平壓、剪切性能等[1-3]。蜂窩夾層板的力學(xué)性能主要取決于蜂窩芯的性能，為完全表述蜂窩芯的性能，研究不加上下蒙皮板時(shí)的力學(xué)特性很有必要。由于其特殊的結(jié)構(gòu)，蜂窩芯箔材厚度尺寸很小，鋁箔可達(dá)到0.01mm以下，鎂合金箔材也可達(dá)到0.08mm。這種厚度尺寸不加蒙皮板情況下，實(shí)驗(yàn)參數(shù)很難控制， 本文用porE對(duì)不加蒙皮的蜂窩芯的平壓力學(xué)性能，進(jìn)行模擬分析，總結(jié)蜂窩芯在平壓載荷下變形規(guī)律。

2 分析過(guò)程

2.1 建模

用厚度為0.12mm的鎂合金ZA31制備正六邊形蜂窩芯試樣，孔格邊長(zhǎng)為4.7mm，高度為9.1mm。用試樣數(shù)據(jù)建模，材料參數(shù)如圖1，模型橫截面參數(shù)如圖2。

2.2 分析過(guò)程

在1500N平壓載荷下，位移云圖如圖3，應(yīng)力云圖如圖4。

3 仿真結(jié)果分析

（1）以模擬結(jié)果的應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)為參數(shù)，計(jì)算結(jié)果顯示，應(yīng)力和應(yīng)變是線性相關(guān)，如圖5所示。這進(jìn)一步證實(shí)，蜂窩結(jié)構(gòu)雖共面剛度很低，能產(chǎn)生較大變形，但異面有一定的剛度和強(qiáng)度。這也是蜂窩夾層版，成為變形飛行器研究熱點(diǎn)的原因。

（2）與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，同樣尺寸參數(shù)的鎂合金夾層板的凈截面平壓應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值為154.7MPa[4]。模擬結(jié)果顯示，在平壓載荷下應(yīng)力在106.1 MPa-180.0 MPa之間，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。因此用porE模擬的平壓力學(xué)性能，可作為蜂窩夾層板定性研究的輔助方法。

（3）該模擬過(guò)程，未對(duì)夾層板進(jìn)行整體等效替換，不存在等效替換誤差，只對(duì)蜂窩芯的平壓性能進(jìn)行模擬研究，所以蒙皮板對(duì)蜂窩芯無(wú)影響，有利于蜂窩芯本身的力學(xué)性能的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉明金.負(fù)泊松比蜂窩結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究[D].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2012：7-12

[2]楊亞政，楊嘉陵，曾濤等.輕質(zhì)多空材料研究進(jìn)展[J].力學(xué)季刊學(xué)，2007，28（04）：503-516.

[3]翟光，楊小平.多夾心層蜂窩板動(dòng)力學(xué)特性分析與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2006，23（08）：44-46.

[4]迎春.鎂合金蜂窩板的制備及力學(xué)性能研究[D].大連交通大學(xué)，2009：23-28.

項(xiàng)目來(lái)源：內(nèi)蒙古民族大學(xué)科學(xué)研究項(xiàng)目。項(xiàng)目名稱(chēng)：鎂合金蜂窩板力學(xué)建模與計(jì)算機(jī)模擬。項(xiàng)目編號(hào)：NMD1224。endprint