蜂窝夹芯板的高效均质化方法：正交异性芯层简化与有限元法的对比研究

摘要整理

复合材料，特别是蜂窝复合材料，因其优异的抗冲击能量吸收能力和强度-重量比，在航空航天等多个工业领域得到广泛应用。本研究通过引入正交异性材料属性进行芯层建模，开发了一种简化的数值模型，消除了详细蜂窝结构建模的必要性，显著降低了计算成本和耗时。基于实验数据，建立了考虑结构复杂性的三维有限元模型，包括各向同性模型和对应的正交异性等效有限元模型。通过与实验结果的对比验证，两种模型均显示良好的一致性。研究重点考察了低速冲击条件下（球形和圆柱形弹体）的能量吸收、芯层与面板的内能、最大位移和最大接触力等关键参数。研究结果表明，正交异性模型的有效性得到充分验证，特别是在圆柱形冲击体作用下，夹芯板芯层表现出更强的能量吸收能力。该简化方法在保证计算精度的前提下，为蜂窝夹芯结构的工程应用提供了高效的数值分析工具。

相关论文