两种新型蜂窝结构的承载性能对比

游 颖，张泽涛，郭 琪

(湖北工业大学机械与工程学院，湖北 武汉 430068)

蜂窝结构一般由上下面板和中间夹着比较厚的夹芯层组合而成，因其比强度高，比刚度大，而且具有耐高温、质量轻、隔音等优异的性能，在汽车、航空航天、造船、航海等领域得到广泛应用[1]。杨志韬等研究复合材料蜂窝结构具有较好的力学性能[2]，李响等研究类蜂窝结构时发现其具有较强的能量吸收能力[3-4]。传统的蜂窝结构夹芯结构形式有三角形、圆柱形、四边形和六边形等，其材质可以是玻璃纤维、金属材料或复合材料，最常用的金属材料是铝合金。然而不同的蜂窝结构所表现出的性能有所不同，如矩形蜂窝结构的散热性能最好，而六边形蜂窝结构的承载力最好[5]。组合型蜂窝是由两种单一蜂窝结构组合而成，分别是由圆形、三角形、六边形等规则排列合成。相比常见的圆形、六边形、蜂窝结构，菱形和圆形组合蜂窝不仅具有良好的整体刚度和强度，而且轴向承载力强[6]。以某种型号电动车底盘部甲板为研究对象，提出两种新型组合(圆形和菱形组合、三角形和六边形组合)蜂窝结构，分别对其稳定性、强度和刚度进行分析。

1 蜂窝夹层结构的设计

本文利用三维软件对这几种组合型蜂窝结构的夹芯层建立几何模型。在进行建模时应遵循以下原则[7]：1)所有圆形、三角形、六边形通过规则排列形成蜂窝夹芯；2)这三种蜂窝结构的长、宽、高都相等，也就是说，相同尺寸的夹芯结构所包含的胞元数目相同；……