蜂窩結構設計的案例
大連理工|清華大學發表頂刊綜述：先進蜂窩結構設計及力學性能提升研究進展！
文章結合近二十年來相關論文的研究成果，從宏觀和細觀兩方面介紹了蜂窩結構設計的最新進展，為蜂窩結構力學、結構和材料等領域的研究提供了有意義的指導。
2 八種經典蜂窩結構的幾何特征和力學性能
文章總結了六邊形、三角形、正方向、圓形、凹角六邊形、雙v型、手性結構、星形等八種蜂窩結構的幾何特征和力學性能。這些傳統的蜂窩結構并不能適用于所有的應用場景。特殊應用場景迫切需要具有更高剛度/強度、更好的能量吸收能力和更寬的泊松比范圍的材料。在這些經典蜂窩材料的基礎上，更多的先進設計方案也在不斷提出。
3 宏觀尺度蜂窩結構設計
文章歸納了宏觀尺度上的三種蜂窩設計策略，即分層級策略、梯度策略和無序策略。
（1）分層級策略
通常分層級蜂窩結構由特殊的大尺寸單胞結構組成，其單胞內充滿小尺寸結構。如果大尺寸和小尺寸結構構型是一致的，這些蜂窩結構稱為自相似分層級蜂窩；否則，則是非自相似的分層級蜂窩。圖2展示了自然界生物材料中存在的多層級結構構型，圖3是多種構型的人造分層級蜂窩結構，圖4顯示了分層蜂窩和相應的常規經典蜂窩之間的機械性能對比。性能比率主要集中在1和6之間。由于分層設計，彈性模量，壓縮強度和比能量吸收均有大幅提升，研究表明，受生物材料啟發的分層級策略是提高傳統蜂窩力學性能的有效途徑。通過調整小尺度結構的材料分布和順序等分層級參數，可以進一步增強分層級蜂窩的力學性能。
展開 復合材料蜂窩夾層結構的優化設計
復合材料蜂窩夾層結構的優化設計.rar
上海交通大學——復合材料蜂窩夾層板結構的多工況優化設計研究
復合材料蜂窩夾層板結構的多工況優化設計研究
夏利娟 余音 金咸定 上海交通大學 船舶與海洋工程學院結構力學研究所
摘要：以復合材料蜂窩夾層板結構作為研究對象，建立了多工況優化模型，對眾多的材料設計變量進行必要的取舍，通過優化分析確定復合材料蜂窩夾層板面板個分層的厚度以及蜂窩芯層的厚度等，使結構滿足相應的頻率約束、屈曲約束，以及強度約束、位移約束和尺寸限制等，同時達到結構得重量最輕。采用序列二次規劃法對某衛星的承力筒結構進行了優化設計，優化結果表明：在滿足其振動特性以及靜力學特性的條件下，復合材料蜂窩承力筒的各面板層厚度以及蜂窩芯層的厚度均有所減小，減重效果顯著，較好地實現了復合材料蜂窩夾層板結構的多工況優化設計。
關鍵詞：蜂窩夾層板，振動，優化設計，復合材料
內容提示：
0 引言
1 優化模型的建立
2 復合材料蜂窩夾層承力筒結構的多工況優化設計
復合材料蜂窩夾層板結構的多工況優化設計研究.pdf
展開 ansys分析蜂窩夾芯結構的面板和芯子的脫膠損傷問題 ￥49.9
1、 問題描述
研究蜂窩夾芯結構的面板和芯子的脫膠損傷問題，蜂窩夾芯結構由上面板、下面板、膠膜及芯子組成，通過ANSYS進行數值模擬。以承受板芯剝離方向載荷并含脫膠的蜂窩夾芯板為算例，整個模擬的尺寸為100*100*14.1(mm)。上、下面板為8層層合板（厚度為8*0.15mm，其層合順序為[0/45/-45/90]s），并附加1層膠層（厚度為0.35mm），用殼單元模擬。中間為蜂窩芯子（厚度為12.5mm），其中芯子尺寸：邊長為2.75mm，高為12.5mm，厚度為0.05mm，缺陷直徑為30mm，用殼單元模擬。假定在整個結構的中心區域含有一個半徑為r的脫膠區域，計算中上面板加1Mpa的均勻拉力，下面板固支。其他面為自由邊界條件。其中，r根據自己建模的實際情況自定。
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蜂窩結構抗沖擊性
26Modelling of composite sandwich structures with honeycomb core subjected.pdf
基于COMSOL with MATLAB的三維蜂窩網格結構 ￥30
研究目的：利用comsol with MATLAB仿真超彈性材料三維蜂窩網格結構承壓后的穩態效果
模型介紹：利用固體力學和陣列來實現該仿真。
ANSYS Workbench蜂窩板泰森多邊形Voronoi結構建模
在ANSYS Workbench內基于Voronoi算法建立泰森多邊形蜂窩狀結構板模型可采用CAD Voronoi插件建模后將模型導入。
在插件內設置好模型參數后運行，插件會自動在CAD內完成Voronoi圖形的繪制。
將長方形與Voronoi晶格分別生成面域并做差集，形成Voronoi框架結構模型。
采用拉伸命令，將二維模型拉伸為三維蜂窩狀結構。
將模型導出為IGES格式文件并導入到ANSYS Workbench內。
CAD Voronoi
https://www.yqgqt.org.cn/post/1860011
展開 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 。
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。
六邊形蜂窩
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。
蜂窩的制造與加工
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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
點擊以下鏈接觀看航空紙蜂窩切削加工：
飛行器蜂窩加工
蜂窩夾層結構有限元分析
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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。
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。
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。
展開 剪切增稠/蜂窩夾芯防護結構仿真模擬（STF） ￥200
[圖片]
蜂窩結構自動建模與靜力分析【3月25日20:00直播】
還在為了成百上千個蜂窩單元手動建模？
建模 2 小時，改稿 5 分鐘？Python 腳本報錯無從下手？
對于復雜的蜂窩芯結構，如何實現高效率、參數化的自動生成與強度分析？
3月25日（周三）晚20:00，【兵哥講力學】主講直播課正式開啟！
帶你深度拆解蜂窩結構自動建模的核心邏輯，用 1 小時實現從“手動流”到“自動化”的跨越。
課程主題：蜂窩結構自動建模與靜力分析
直播時間：3月25日（周三）晚20:00
報名方式：掃描文末二維碼，入群預約
課程核心內容：
? 蜂窩結構參數化幾何建模思路
? 蜂窩芯Python語言自動生成
? 蜂窩結構整體靜力分析
講師介紹：
兵哥講力學 | 北京航空航天大學飛行器設計博士，前航空工業工程師
十年一線經驗：深度參與飛行器產品研發，精通結構設計、結構優化、疲勞損傷、斷裂等方向。
軟件專家：精通Abaqus、Ansys等主流仿真工具。
展開 基于蜂窩結構復合液冷相變材料的軟包鋰離子電池熱管理數值研究
隨著電池材料和結構的發展，鋰離子電池的能量密度也在不斷提高。隨著電池能量密度的不斷提高，對電池的熱安全性提出了更高的要求。然而，鋰離子電池的性能和壽命受溫度影響很大。低溫會減慢化學反應速率，增加內阻并降低鋰離子電池的容量。高溫加速電池結構件的老化，降低電池性能和壽命，降低熱安全性，甚至引起電池熱失控。
電池系統由許多電池單元組成，因此需要開發高性能的電池熱管理系統，使電池保持在最佳工作溫度范圍內，并將電池之間的溫差控制在一定范圍內。此外，對于大型電池，需要減小單體電池不同部位之間的溫差，以減少熱應力對電池結構的破壞。目前，鋰離子電池的熱管理技術可分為主動冷卻、被動冷卻和混合冷卻三種形式，常見的主動冷卻方式包括強制風冷和液冷。
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成果掠影
近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所田爽老師團隊針對鋰離子軟包電池模塊的溫升和溫差問題，提出了一種新型混合液體和相變材料（PCM）蜂窩結構的電池熱管理系統（BTMS）。開路電壓（OCV）、內阻、開路電壓溫度導數、比熱容和導熱系數電池的性能是通過實驗獲得的。
對比風冷、PCM冷卻和混合冷卻三種BTMS，發現使用風冷方案電池溫度超過工作溫度，而液體PCM冷卻（LPCM）的混合冷卻方案可以有效控制電池的最高溫度。當冷卻液流速為0.06 m/s、入口溫度溫度為36℃，電池的最高溫度和最大溫差分別為42.3℃和4.3℃，LPCM具有最佳的熱管理性能。結果表明，BTMS數值模型可為采用混合液冷的PCM方案設計提供參考。
展開 
以蜂窩結構為例
有個朋友需要使用Creo建模蜂窩結構，他怎么無法實現自己想要的結果，于是咨詢我如何創建蜂窩結構，今天就簡單介紹如何實現蜂窩結構建模并以此介紹填充陣列中的一個技巧，以下圖為例簡單介紹。
方法：
1.點擊拉伸，在FRONT平面繪制如下圖所示的草圖。
設置拉伸深度為20。
2.點擊拉伸，選擇模型的上表面作為草繪平面，繪制如下圖所示的草圖和尺寸。
設置拉伸高度為20，激活加厚草繪按鈕，設置厚度值為5，如下圖所示。
3.選中上一步額拉伸特征，點擊“陣列”，類型選擇“填充”，如下圖所示。點擊“參考”選項卡，點擊定義，選擇模型的上表面作為草繪平面，進入草繪環境。
繪制如下圖所示的草圖。
完成后退出草繪環境。
4.選擇“以六邊形陣列分隔各成員”，設置成員間隔為40，距草繪邊界的距離為20，如下圖所示。
點擊勾號，完成后如下圖所示。我想大家對這個結果都很驚訝，驚訝得到的結果竟然是這樣的，完全出乎意料。
5.如何解決呢？我們可以在模型樹中展開陣列特征，找到截面1特征，如下圖所示。
進入草繪環境之后，點擊“草繪設置”按鈕，如下圖所示。
設置參考方向由左改為上或者下，如下圖所示。
6.點擊勾號我們就可以得到自己想要的結果，如下圖所示。
文章來源：proe知識
展開 哈佛大學李姝聰/鄧博磊Nature: 一滴溶液改變蜂窩微結構拓撲特性
蜂窩材料結構的拓撲特性，比如節點的數量、聯結度以及孔洞的數量和形狀，能在很大程度上決定蜂窩材料的聲學、電學、力學和光學等屬性。正因如此人們可以通過改變蜂窩的幾何結構(而不是其組成材料)來改變其整體屬性，從而給材料設計提供更大的空間。然而現有的利用溶脹、電磁驅動、力學失穩等宏觀力場來調控蜂窩結構形貌的方法，很難改變其上述拓撲特性。原因在于改變結構拓撲性質，一方面需要非常精細的局部力場在每個節點的周圍精準地折疊、拉伸和組裝每個壁，另一方面這類劇烈形變往往需要克服很大的結構阻力。
近日，哈佛大學Aizenberg組和Bertoldi組合作提出了一種只用一滴液體就能快速穩定反復可逆地改變蜂窩微結構拓撲特性，從而進一步調控材料特性的方法。該成果以Liquid-induced topological transformations of cellular microstructures為題發表在《Nature》上。本文的共同第一作者李姝聰和鄧博磊均為哈佛大學在讀博士生，本科分別畢業于清華大學化學系和浙江大學機械工程系。
液體在蒸發時會在結構表面形成氣液彎界面從而產生毛細力，一般情況下毛細力非常弱小不足以讓固體結構發生變形。但如果結構非常柔性，就有可能被毛細力變形甚至組裝。舉一個生活中的例子，被水浸濕的頭發之所以會粘成一股，是因為在柔弱的發絲之間的毛細力作用將它們粘連到了一起。
展開 蜂窩狀的形態，古銅色的金屬質感，唯有“鬼才”才能如此設計！
設計師希望無論是散步、約會甚至街頭表演，這座巨型裝置藝術開放式的用途能讓游客發揮自己的想象創意。
“容器”（Vessel）既是公共建筑也是裝置藝術，建材包括銅色鋼鐵和混凝土，呈精致的蜂窩狀上升結構。
這座可與人互動的建筑號稱將要成為“紐約的埃菲爾鐵塔”，人們可以通過攀爬、探索、遠眺感受這座建筑的魅力。
其內部的銅包臺階像攀登架一樣排列著，設計師說他希望游客探索這個結構時可以爬上去，就像它是一個真正的攀登架。而當游客登上建筑頂部，又可以欣賞到哈德遜河岸線的景色。
打造這座建筑使用了多個預制獨立單元，它們在意大利蒙法爾科內的工廠建造，之后被船運到紐約進行現場組裝。
“容器”（Vessel）的設計靈感源于印度的階梯井照片，那是由百座樓梯相互聯系一直延伸到地下，將井下的人通過上千級臺階引向地面的方式，因此樓梯是整個建筑的元素。
設計手稿
設計圍繞這一思路展開
通過多次方案對比嘗試
設計演變
這座階梯式建筑共16層，包含了154段首尾相連的樓梯，2500多級臺階，80多處平臺，提供了大約1英里（約等1.6KM）長的城市立體公園路線，比帝國大廈還多1000多級。交織的結構意在創造一種多樣性的探索體驗，可多方位享受城市景觀。
展開 基于ABAQUS的CONWEP爆炸荷載動態加載下蜂窩狀網狀夾層結構變形數值模擬
因此總壓力定義為：
本例將以空氣爆炸產生沖擊波對蜂窩狀網狀夾層結構的影響為例展示其非線性分析能力。
幾何模型與網格劃分:
蜂窩狀網狀夾層結構幾何模型如圖2所示，夾層結構由方形蜂窩芯組成，垂直腹板焊接在頂板和底板上。整個夾層板結構的尺寸為610×610×61mm。 夾層結構位于X-Y平面中，而爆炸源在夾層結構的頂板的中心垂直上方（沿z方向）100mm。頂板和底板厚5毫米，方形蜂窩芯板厚0.76毫米，蜂窩網之間的間距為30.5mm。
由對稱性取四分之一進行建模，使用31×31×5個C3D8R單元將頂底兩個板離散化，蜂窩芯沿著芯的高度使用30層S4R殼單元，如圖3所示。
圖2 蜂窩狀網狀夾層結構幾何模型
圖3 網格劃分
模擬參數:
夾層結構的頂板和底板以及蜂窩芯實心板均由高延展性不銹鋼合金（Al-6XN）制成，由49％Fe，24％Ni，21％Cr和6％Mo組成[1]。
楊氏模量為MPa，泊松比為0.35，密度為公噸/mm3，膨脹系數為Nmm/公噸。
Johnson-Cook模型用于模擬彈塑性力學行為：
相變溫度為293K，熔融溫度為1800K。
初始條件、邊界條件、加載:
初始溫度為273K
假定對稱行為，只去四分之一的結構被建模，板的中心位于X-Y平面的原點。對于X=305mm和Y=305mm兩個平面固定所有自由度（ENCASTRE）；X=0平面設定為x軸對稱邊界條件（XSYMM），同理對于Y=0平面設定為YSYMM。
CONWEP爆炸載荷施加在板的頂部表面上，爆炸源位于垂直于板頂面中心距離為100mm的位置，加載3kgTNT爆炸荷載。
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