非线性梯度胞元分布蜂窝材料的冲击力学响应

胡俊¹，任建伟^1,2，王爱国³，吴德义¹

1. 安徽建筑大学建筑结构与地下工程安徽重点实验室2. 南京航空航天大学多功能轻量化材料与结构研究中心3. 安徽建筑大学安徽先进建筑材料重点实验室

摘 要：以自然界中蜂窝材料胞元分布规律为依据,建立四种蜂窝模型,探究梯度分布规律对蜂窝材料动态力学性能的影响。运用有限元分析方法,分析不同冲击荷载下各类型蜂窝的冲压变形模式、承载能力、应变率敏感度和冲击波传播特性。分析结果表明,非线性梯度蜂窝材料的初始密实区域呈弥散分布,而非连贯型密实带;其密实过程相较于传统蜂窝材料更为均匀。胞元非线性梯度分布使蜂窝材料具有"骨架"效应,导致蜂窝材料的密实应变和平台区应力等提升10%～30%。框架梯度分布使蜂窝材料整体的应变率效应敏感度降低约50%,显著提高材料动力学性能的稳定性。

关键词：蜂窝材料;非线性梯度分布;冲击荷载;动力学性能;应变率效应;