蜂窝体胞尺寸对夹芯板性能的影响研究

孙士平， 赖余东

(南昌航空大学航空制造工程学院，南昌330063)

蜂窝夹芯板是由上下蒙皮和周期性多孔蜂窝夹芯构成的轻质结构材料，具有高比刚(强)度、隔热、减振等优异性能，被广泛应用于航空、航天等工程领域［1］。对于开孔蜂窝构成夹芯板结构，根据蜂窝开孔方向与蒙皮法线方向的相对位置关系，可分为两类：一类是利用开孔蜂窝的面内性能，实现夹芯板结构减震吸能、散热等多功能要求，其蜂窝体胞开孔方向与蒙皮法向相互垂直;另一类是利用周期性蜂窝材料作为轻质夹芯来实现减重、承载和增强稳定性等功能要求，其蜂窝体胞开孔方向与蒙皮法向相互平行。由于多孔夹芯有限元直接离散分析造成夹芯结构建模复杂和计算成本过高，国内外学者对多孔夹芯材料性能的预测计算开展了大量研究，提出能量法［2］、Gibson公式［1］及其修正法［3］、均匀化方法［4］等多种简洁有效的周期性多孔蜂窝材料等效性能计算方法，有效地促进了蜂窝夹芯结构的应用与发展。

然而，这些方法存在一个共同特点就是无法反映蜂窝体胞的尺寸效应，即计算获得的等效性能只与蜂窝体胞的构型和材料组分相关，而与蜂窝体胞的尺寸无关。以均匀化方法为例，当蜂窝体胞尺寸与宏观结构尺寸处在同一数量级范围，不符合其理论前提假设要求的蜂窝体胞尺寸远小于宏观结构尺寸时，均匀化等效后的计算结果将偏离真实结果。目前，对于蜂窝尺寸效……