一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析

蜂窩夾層結構是復合材料的一種特殊類型。由于這種輕型結構材料具有最優比強度 、比剛度 、最大抗疲勞性能 、表面平整光滑等特點 ,已在航空、航天領域得到較為廣泛地應用 。

一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析的圖1

蜂窩夾層結構實質上是由面板、蜂窩芯和膠黏劑3 種基本材料組合而成的復合材料 。常用的為鋁面板 - 鋁蜂窩夾層結構 、碳纖維面板 -芳綸紙蜂窩夾層結構 、玻璃纖維面板 - 玻璃纖維蜂窩夾層結構、 芙拉纖維面板 -Nomex 蜂窩夾層結構等。

從幾何形狀角度,最常見的蜂窩形式為正六邊形蜂窩,其他還有原型蜂窩、過拉伸蜂窩。其中過拉伸蜂窩在一個方向可以產生較大的彎曲變形,適用于曲率比較大的區結構。

一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析的圖2

六邊形蜂窩

一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析的圖3

過拉伸蜂窩

當然還有一些特殊的通過蜂窩結構來實現負泊松比效應的結構。

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蜂窩的制造與加工

點擊以下鏈接觀看全自動紙蜂窩制造過程:

全自動蜂窩紙板生產線

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飛行器蜂窩加工

             

蜂窩夾層結構有限元分析

蜂窩夾層結構有限元分析一般分為兩種方法:

(1)宏觀等效夾層建模

(2)蜂窩細節建模

等效夾層建模指將蜂窩夾層等效為均勻的實體,而不建立蜂窩具體的晶格形狀。適用于整體結構剛度分析。

一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析的圖5

需要特別注意的是,在將蜂窩等效為均質實體時,務必采用三維實體單元模擬夾層,不可使用殼單元或連續殼單元,面板則使用殼單元、連續殼或者實體單元均可。

一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析的圖6

此類模型可以用于求解結構整體的變形。局部的細節應力應變表征誤差很大。

一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析的圖7

細節建模是指按照蜂窩晶格的真實形狀建立幾何模型,通常用一系列曲面組成,這類結構網格數量多,一般適用于小尺度結構的精細分析(如蜂窩板壓潰)。

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由于此類結構涉及的蜂窩晶格多,不同區域屬性也不一樣,一般需要借助專用插件進行建模。

一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析的圖9

一文了解蜂窩夾層結構制造、加工與有限元分析的圖10


             

視頻推薦

蜂窩夾層結構有限元分析方法講解,內容包括:

1.蜂窩等效夾層建模方法(殼單元、連續殼、實體壁板+實體蜂窩芯)

2.蜂窩細節建模方法(采用插件快速建模)

3.大規模蜂窩細節結構建模方法

4.附帶多種蜂窩夾層結構有限元模型

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Abaqus蜂窩夾層結構等效及細節建模方法                
   
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