基于Hyperworks的六边形蜂窝板铺层等效建模方法研究

徐 洋, 王皓辉, 盛晓伟

(东华大学 机械工程学院，上海 201620)

蜂窝板特点是强度高、刚度高、质量轻、隔热性能好，且在受到高强度冲击载荷时其胞壁结构发生弹性和塑性变形的同时可吸收冲击能量，是一种具有良好力学特性的轻量化结构，因此被广泛地应用于航空航天结构等各个领域。在工程领域中，对于蜂窝板这样的复杂结构，通常是借助计算机利用有限元方法对结构进行分析，其优势是能够精确地处理复杂结构问题，但缺点是需要过多的时间成本。因此，如何快速高效的建立蜂窝板模型是分析结构特性的前提条件。

迄今为止，已经有很多学者研究了蜂窝板等效理论，如：Boudjemai等[1]利用了各向同性的整块板等效方法，方法虽可行实用，但却只能从宏观上描述其特性，无法从微观上进行有效分析——即无法反应蜂窝板蒙皮与蜂窝芯子之间的影响。董彦鹏等[2]提出了一种结构相似有限元模型等效方法，等效性得到了验证，但是建模过程仍然非常复杂，并没有得到有效简化。蔡园武等[3]提出了一种周期性板件刚度等效方法，但是其计算结果误差相对较大，只能在相对狭小的特定范围内才能使用。Allen[4]建立的蜂窝板模型忽略了面内刚度和弯曲刚度，虽然蜂窝芯层很软，但是对于蒙皮而言具有较大的厚度，所以忽略面内刚度和弯曲刚度必然导致明显的误差。Ha等[5-6]通过将蜂窝芯层视为服从剪切变形理论的正交异性层建立了分析模型，在部分领域内效果很好。……