不同泊松比蜂窝结构抗冲击性能数值分析

作者：宫晓博; 刘宇鸿; 于昌利; 桂洪斌^*

来源：中国舰船研究, 2023, 18(02): 38-47.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.02744

• 蜂窝结构
• 数值模拟
• 能量吸收
• 冲击载荷
• 泊松比

[目的]对不同泊松比蜂窝结构的抗冲击性能进行分析。[方法]基于显式动力有限元方法，分析不同泊松比蜂窝结构在面内冲击载荷作用下的动态力学性能，探究蜂窝结构泊松比对其抗冲击性能的影响规律。选取3类具有负/零/正泊松比的典型蜂窝拓扑结构（内凹六边形、六边形和半内凹六边形），通过改变几何参数使其具有相同的相对密度和不同的泊松比（-2.76～3.63），分析结构在低/中/高速动态位移载荷作用下的动态力学性能。[结果]结果显示：零泊松比半内凹六边形蜂窝在压缩变形时不产生横向变形，具有最好的结构稳定性；在不发生结构失稳的前提下，平台应力与泊松比的关联不大；致密应变会随泊松比绝对值的增大而增大；单位体积能量吸收EA随泊松比绝对值的增大而增大。在进行蜂窝结构设计时，如果需要平台应力较大（抵抗变形能力强）的结构，可以选择壁厚/壁长（t/l）较大、胞元倾斜角θ较小的负泊松比内凹六边形蜂窝结构；如果需要较强的EA，可以选择t/l和θ均较小的正泊松比六边形蜂窝结构；如果需要结构有很好的稳定性，可以采用零泊松比半内凹六边形蜂窝结构。[结论]所做研究可为舷侧抗冲击蜂窝结构的选型和几何参数设计提供参考。

• 单位
  哈尔滨工业大学（威海）