铝蜂窝芯材铣削缺陷对夹芯结构力学性能的影响

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蜂窝芯夹芯结构因其优异的力学性能在航空航天工程中受到广泛关注，是由在两层薄金属板之间加入铝蜂窝芯层形成的结构复合材料。蜂窝芯沿轴向刚度高，但径向刚度低，在水平切削力作用下易产生多种加工缺陷。本研究通过平压和低速冲击试验，系统研究了铝蜂窝芯夹芯结构中加工缺陷对力学性能的影响。通过铣削铝蜂窝芯，获得了蜂窝壁撕裂、折叠、压溃、开裂和脱粘等典型缺陷。建立了含加工缺陷的蜂窝夹芯结构有限元模型，模拟了平压和低速冲击过程。对比分析了不同冲击条件下加工缺陷对冲击性能的影响规律。结果表明：撕裂缺陷对铝蜂窝芯平压性能影响最大，缺陷长度和数量共同影响夹芯结构的承载能力；压溃、折叠、开裂和脱粘缺陷的影响较小。当撕裂长度为0.3L（L为蜂窝芯壁长度）且缺陷比例控制在8%以下时，夹芯结构的极限承载力和能量吸收受冲击能量影响较小。面板厚度对蜂窝夹芯结构冲击性能影响显著，面板厚度越大，夹芯结构极限承载力越高，加工缺陷对冲击性能的影响越小。综合考虑轻量化设计和减少缺陷数量对冲击性能的影响，蜂窝芯最优面板厚度为1 mm。

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