蜂窝芯层夹芯结构在弯曲载荷下的抗撞性能研究

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夹芯结构因其高刚度、高强度和优异的能量吸收能力，已广泛应用于航空航天和船舶工程中的轻量化复合材料部件。夹芯结构弯曲抗撞性能评价涉及三个关键指标：峰值弯曲载荷、最大挠度和能量吸收量。本研究基于失效模式图，从理论和数值两个角度评估了夹芯结构的抗撞性能准则。建立了三点弯曲加载条件下的失效模式图，揭示了失效模式与载荷对蒙皮厚度与跨度比以及蜂窝相对密度的依赖关系。采用ANSYS有限元软件建立并分析了蜂窝芯层夹芯板的数值模型，理论解与数值结果吻合度良好，误差不超过5%。为探究蜂窝参数对夹芯结构抗撞性能的影响，选取了芯层高度、蜂窝孔尺寸和孔壁厚度等关键参数。采用响应面方法（RSM）的试验设计（DOE）软件进行优化分析。结果表明：当芯层高度为29.2424 mm、孔尺寸为5 mm、孔壁厚度为1 mm时，获得最优抗撞性能指标——峰值弯曲载荷最大值为25310 N、最大挠度最小值为0.8976 mm、能量吸收最大值为9.9949 J。本研究为夹芯结构抗撞性能的进一步优化研究提供了新的理论基础。

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