吉林大学学报(工学版) ›› 2021, Vol. 51 ›› Issue (3): 1140-1145.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20200056
• 农业工程·仿生工程 • 上一篇
于征磊1,2(),信仁龙2,陈立新2,朱奕凝3,张志辉2,曹青2,金敬福2(),赵杰亮4
Zheng-lei YU1,2(),Ren-long XIN2,Li-xin CHEN2,Yi-ning ZHU3,Zhi-hui ZHANG2,Qing CAO2,Jing-fu JIN2(),Jie-liang ZHAO4
摘要:
为满足对结构安全方面的要求,本文借鉴蜂窝结构强度比高、力学性能优异的特性,运用结构仿生学原理设计并建立了简化的仿直蜂窝、仿斜蜂窝和平板结构3种模型。在5种不同工况下利用有限元分析软件OptiStruct对3种模型进行了承载特性分析,运用3D打印技术制备3种模型,并对样件进行力学特性试验。根据模拟结果与试验数据对比分析得到以下结论:仿斜蜂窝结构各位置的应力数值相近,仿斜蜂窝具有良好力学传导特性;在相同质量情况下,仿斜蜂窝结构的承载能力较仿直蜂窝结构提高12%,较平板结构提高150%,其承载能力有着较大的优势,所以仿斜蜂窝结构较为合理。本文的研究实现了对仿蜂窝结构的承载性能分析,为防护结构轻量化设计提供了参考。
中图分类号:
1 | 王显会, 师晨光, 周云波, 等. 车辆底部防护蜂窝夹层结构抗冲击性能分析[J]. 北京理工大学学报, 2016, 36(11): 1122-1126. |
Wang Xian-hui, Shi Chen-guang, Zhou Yun-bo, et al. Analysis on impact resistance of honeycomb sandwich structure for vehicle bottom protection[J]. Journal of Beijing Institute of Technology, 2016, 36(11): 1122-1126. | |
2 | 崔岸, 刘芳芳, 张晗, 等. 车身泡沫填充铝合金波纹夹芯板结构性能分析与优化[J]. 汽车工程, 2019, 41(10): 1221-1227. |
Cui An, Liu Fang-fang, Zhang Han, et al. Structural performance analysis and optimization of aluminum body foam filled corrugated sandwich plate [J]. Automotive Engineering, 2019, 41(10): 1221-1227. | |
3 | Mamalis A G, Manolakos D, Ioannidis M, et al. On the experimental investigation of crash energy absorption inlaminate splaying collapse mode of FRP tubular components[J]. Composite Structure, 2015, 70(4): 413-429. |
4 | 吴娜,庄健,张克松,等. 毛蚶贝壳曲面承压力学特性及断裂机理 [J]. 吉林大学学报:工学版, 2019, 49(3): 897-902. |
Wu Na, Zhuang Jian, Zhang Ke-song, et al. Compression mechanical properties and fracture mechanism of Scapharca Subcrenata shell[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2019,49(3):897-902. | |
5 | 于征磊,郭雪,董新桔,等. 基于NiTi合金的仿生防护结构自恢复特性 [J]. 吉林大学学报:工学版, 2020, 50(3): 1138-1143. |
Yu Zheng-lei, Guo Xue, Dong Xin-ju, et al. Restore characteristics of NiTi alloy bionics protective self⁃repairing structure[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2020, 50(3): 1138-1143. | |
6 | Hong S, Pan J, Tyan T, et al. Quasi-static crush behavior of aluminum honeycomb specimens under compression dominant combined loads[J]. International Journal of Plasticity, 2005, 22(1): 73-109. |
7 | Wang Zhong-gang. Recent advances in novel metallic honeycomb structure[J]. Composites Part B: Engineering, 2019, 166: 731-741. |
8 | 高旭. 塑料蜂窝夹层结构抗弯性能研究与优化[D]. 大连:大连理工大学汽车工程学院, 2018. |
Gao Xu. Study and optimization of flexural resistance of plastic honeycomb sandwich structure[D]. Dalian: School of Automotive Engineering, Dalian University of Technology, 2018. | |
9 | Wang Zhong-gang, Yao Shu-guang, Lu Zhai-jun, et al. Matching effect of honeycomb-filled thin-walled square tube-experiment and simulation[J]. Composite Structure, 2016, 157: 494-505. |
10 | Zhu Guo-hua, Li Shun-feng, Sun Guang-yong, et al. On design of graded honeycomb filler andtubal wall thickness for multiple load cases[J]. Thin-Walled Struct, 2016, 109: 377-389. |
11 | Thomas E L, Youngkeun H. Numerical modeling of impact-damaged sandwich composites subjected to compression-after-impact loading[J]. Composite Structure, 2003, 61(1): 115-128. |
12 | Cricrì G, Perrella M, Calì C. Honeycomb failure processes under in-plane loading[J]. Composites Part B, 2013, 45(1): 1079-1090. |
13 | Hu Ling-ling, You Fan-fan, Yu Tong-xi. Effect of cell-wall angle on the in-plane crushing behaviour of hexagonal honeycombs[J]. Materials and Design, 2013, 46: 511-523. |
14 | Zhang Yong, Chen Teng-teng, Xu Xiang, et al. Out-of-plane mechanical behaviors of a side hierarchical honeycomb[J]. Mechanics of Materials, 2020, 140: 1-15. |
15 | 蔡云冰, 刘志鹏. 张子龙,等. 聚乳酸材料在3D打印中的研究与应用进展[J]. 应用化工, 2019, 48(6): 1463-1468. |
Cai Yun-bing, Liu Zhi-peng, Zhang Zi-long, et al. Research and application progress of polylactic acid materials in 3D printing[J]. Applied Chemical Engineering, 2019, 48(6): 1463-1468. |
[1] | 苏畅,韩颖,张英朝,苗振华. 轮辐设计特征参数对整车气动特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(1): 107-113. |
[2] | 谷诤巍,陈琳,赵立辉,徐虹,李欣,于歌. 轨道车辆窗下补强板冲压成形模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(2): 504-511. |
[3] | 陈鑫,王宁,沈传亮,冯晓,杨昌海. 后视镜造型对前侧窗气动噪声的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(2): 426-436. |
[4] | 曲兴田,王学旭,孙慧超,张昆,闫龙威,王宏一. 熔融沉积成型技术3D打印机加热系统的模糊自适应PID控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(1): 77-83. |
[5] | 刘春宝,陈山石,盛闯,钱志辉,任露泉,任雷. 蜘蛛生物液压驱动原理及其功能仿生探索[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(1): 375-381. |
[6] | 施卫平,赵旭,胡兴军,余天明,柳博文,段彦. 天然气开采阻水装置AICD的设计和数值模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1986-1991. |
[7] | 宫亚峰,王博,谭国金,张立敏,吴文丁,毕海鹏. 吉林省两种典型装配式箱涵受力特性对比分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1865-1870. |
[8] | 依卓,付文智,李明哲. 双层剖分式超高压模具数值模拟及实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1593-1599. |
[9] | 李欣,孙延朋,王丹,陈军绪,谷诤巍,徐虹. 汽车前地板成形有限元数值模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1608-1614. |
[10] | 陈东良,臧睿,段鹏,赵伟鹏,翁旭涛,孙杨,唐艺鹏. 基于新月鱼尾推进理论的多连杆鱼骨仿生设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(4): 1246-1257. |
[11] | 李欣,王丹,陈军绪,孙延朋,谷诤巍,徐虹. 手刹固定板冲压成形数值模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(4): 1258-1265. |
[12] | 张学广,贾明萌,刘纯国,何广忠. 基于增量控制的型材拉弯轨迹设计及有限元仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(4): 1272-1279. |
[13] | 吴娜,庄健,张克松,王慧鑫,马云海. 毛蚶贝壳曲面承压力学特性及断裂机理[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(3): 897-902. |
[14] | 郭昊添,徐涛,梁逍,于征磊,刘欢,马龙. 仿鲨鳃扰流结构的过渡段换热表面优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1793-1798. |
[15] | 熙鹏,丛茜,王庆波,郭华曦. 仿生条纹形磨辊磨损试验及耐磨机理分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1787-1792. |
|