蜂窩夾層結構的案例
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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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
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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 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 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。
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
泡沫塑料夾層結構制造工藝技術
（3）泡沫塑料夾層結構制造
泡沫塑料夾層結構的制造方法有：預制粘接法、現場澆注成型法和連續機械成型法三種。
①預制粘接法
將蒙皮和泡沫塑料芯材分別制造，然后再將它們粘接成整體。預制成型法的優點是能適用各種泡沫塑料，工藝簡單，不需要復雜機械設備等。其缺點是生產效率低， 質量不易保證。
②整體澆注成型法
先預制好夾層結構的外殼，然后將混合均勻的泡沫料漿澆入殼體內，經過發泡成型和固化處理，使泡沫漲滿腔體，并和殼體粘接成一個整體結構。
③連續成型法
適用于生產泡沫塑料夾層結構板材。
高透明水晶樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=szjgb
展開 航空航天行業仿真咨詢與專業定制開發
整合維修手冊及相關資料，提高查詢效率
建立手冊與三維模型的管理，實現手冊與三維的交互應用
提供三維模型交互，直觀查看維修記錄
提供遠程交流平臺，便于維修現場的信息反饋
數字化維修系統應用界面
10、專業系統-Airbus機身結構非線性極限載荷“虛擬測試分析系統”ViTAL
基于ANSYS APDL參數化建模語言為空客公司定制開發的針對客機機身蒙皮板的“全非線性”快速分析系統，可對帶加強筋的機身板快速建立全參數化的非線性分析模型，快速進行多種載荷狀態下的極限失效行為模擬，方便地進行參數化研究。
ViTAL能提供與空客公司的“剪切壓力測試”、“框架彎曲測試”等完全一致的邊界條件，完整考慮構件間的鉚接、焊接、固連、粘接等各種連接技術，以及多種非線性材料和疊層材料（如AL-GFRP、CFRP等），各種力和位移控制的載荷等。
機身結構非線性極限載荷分析與計算
11、飛機接頭有限元分析計算
接頭是飛機結構中重要的傳力零件，飛機各個連接部位的集中載荷主要依靠接頭傳遞，接頭破壞是引起飛機結構失效的最常見根源。整體接頭的有限元計算和強度分析，是比較典型的靜力分析問題，該項目對接頭耳片結構計算的單元類型與網格尺寸、邊界條件、載荷、非線性材料因素、非線性接觸分析等技術細節進行了深入研究，并與試驗結果進行對比分析。
接頭耳片的有限元分析計算
12、CFRP碳纖維增強塑料蜂窩夾層結構的脫粘分析
由抗壓芯層和抗拉CFRP表層構成的蜂窩夾層結構具有很高的比剛度，當其受載超過閾值時，會發生脫粘失效并急速擴展。
展開 航空航天材料的選擇及應用
圖2 GLARE層壓板拼接示意圖
蜂窩夾層復合材料由夾層和蒙皮（面板）復合而成，蒙皮可以是鋁、碳／環氧復合材料等，夾層形似蜂窩，是由金屬材料、玻璃纖維或復合材料制成的一系列六邊形、四邊形及其他形狀的孔格，在夾層的上下兩面再膠接（或釬焊）上較薄的面板。鋁蜂窩夾芯復合材料的芯材由鋁箔以不同方式膠接，通過拉伸而制成不同規格的蜂窩，芯材的性能主要通過鋁箔的厚度和孔格大小來控制，具有比強度和比剛度高、抗沖擊性能好、減振、透微波、可設計性強等優點，與鉚接結構相比，結構效率可提高15%~30％。蜂窩夾層結構材料可用來制作各種壁板，用于翼面、艙面、艙蓋、地板、發動機護罩、消聲板、隔熱板、衛星星體外殼、拋物面天線、火箭推進劑儲箱箱底等。但是，蜂窩夾層結構復合材料在某些環境中易腐蝕，受沖擊時，蜂窩夾層會發生永久變形，使蜂窩夾層與蒙皮發生分離。
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航空航天用材分析
下表2為美國軍機用結構材料的百分比，總的變化趨勢是復合材料和鈦合金的用量逐漸增多，鋁合金的用量有所下降。
表2 美國軍機用結構材料的百分比
下表3為典型干線飛機用材比例，B787的復合材料占50%，A350的復合材料占52 % ,大量應用復合材料將成為航空航天領域的發展趨勢。復合材料減重效果好，耐損傷、抗腐蝕、耐久性好，適合機敏結構，但是，復合材料成本很高，抗沖擊性能差，無塑性，技術難度增加，可維修性差、再生利用性差。因此，A320neo和B737MAX的復合材料用量并未比A320和B737增加。
展開 『分享』蜂窩夾層板的等效分析方法與應用
摘要：蜂窩夾層板由于其良好的性能在衛星結構設計中應用廣泛。在利用MSC/NASTRAN對衛星結構進行有限元計算時，必須對蜂窩夾層板進行預先的等效處理。本文對三種不同的等效方法進行了研究，即三明治夾心板理論、蜂窩板理論以及等效板理論。分別采用這三種等效方法，對某鋁蜂窩夾層板進行了模態分析，并將計算結果進行了比較分析。
技術鄰第二期ABAQUS復合材料分析直播培訓順利落幕
該系列直播培訓課程共分為四期，分別于9月8日、9月15日、9月22日、9月29日進行，9月8日為第一期，針對于“傳統復合材料結構建模方式介紹，composite laypup快速建模”深度展開，直播培訓課程一經播出即獲得市場的熱烈反饋。
9月15日由工程技術專家平臺［技術鄰］聯合君莫（高級工程師，十年Abaqus復合材料分析行業專家）舉辦的Abaqus復合材料分析系列直播培訓又開課啦。第二期課程圍繞“復合材料加筋板結構建模分析，蜂窩夾層結構建模與分析，等效彈性常規建模/蜂窩細節建模，圓柱坐標系/離散坐標系在復合材料建模中的應用”展開的直播課程培訓，更是獲得了一大票工程技術領域小伙伴的關注和喜愛。
在直播培訓中，君莫老師系統介紹了ABAQUS軟件的復合材料分析功能，著重介紹了復合材料建模技術、離散加強單元模型、復合材料失效準則，并指導練習了數個經典算例。通過這期的培訓，加強了技術鄰平臺技術人員對ABAQUS軟件功能的了解，提高了復合材料仿真分析能力，為后期開展復合材料特種設備科研與檢測工作提供了技術支撐。
在這一期的直播中，有300多位從事復合材料的工程師參加了直播培訓。直播現場氣氛熱烈，現場收看的學員們一一提出自己遇到的問題，君莫老師一一給予解答。
技術鄰作為國內領先的工程技術專家平臺，聚集了汽車工程、土木工程、機械電子、材料工程、生物醫學、航空航天、船舶海工、國防軍工、能源化工等20余個行業、覆蓋200多個工科專業，積累了40余萬高端工程技術人才（專家），幫企業解決技術難題，為工程師提供專業知識教學，技術鄰是每個工科專業人士必備的職場社交平臺。
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展開 航空制造業的“扛把子”——夾芯復合材料
市場常見的輕木夾芯主要產自南美洲的種植園，由于氣候原因，輕木在當地生長速度特別快，所以比普通木材輕很多，且其纖維具有良好的強度和韌性，特別適合用于復合材料夾層結構。
巴沙輕木是世界上生長最快的樹種，僅需5-7年即可由樹苗長為90英尺的高大樹木。其樹干高大挺拔，直徑可達18英寸，樹冠蔥郁，枝葉繁茂。巴沙輕木是目前唯一可作為芯材的可再生天然原料。由巴沙輕木制成的夾層結構質地堅固、重量輕，其獨特的蜂窩結構使其端面具有突出的物理特性。
夾芯結構最早出現在19世紀中期，二次世界大戰以后得到廣泛的應用。二戰期間，盟軍的蚊式戰斗機的機身上已經使用了輕木夾芯結構。“蚊式”的橢圓形截面機身是硬殼結構，內部除隔框外沒有任何其他加強結構，如全金屬半硬殼機身的縱梁和桁條等。其機身采用高強度層壓膠合板制造，板材厚約11毫米，內外層是約2毫米厚的加拿大樺木，中間是厄瓜多爾輕木夾芯(也稱巴沙木)。
這種稱為“巴沙木”的松軟木料。使機身成為一段具有足夠強度的夾芯結構，從而大大提高了它的強度。使得”蚊式”的后機身看似細長脆弱，實際完全能夠承受機動飛機時強大的扭轉力矩。而這種夾芯結構也可以說是現代飛機蜂窩夾層結構的雛形。為了提高飛機的安全性和可靠性。人們在輕木夾芯結構的基礎上又相繼研制出金屬蜂窩、波紋板和金屬泡沫等夾芯材料。
展開 【全新發布，限時限量五折】10學時夯實Abaqus復合材料基礎建模分析
課程簡介：
第一季為筑基篇，主要講述復合材料力學基礎、層壓板/夾層板的基本建模方法、殼單元/連續殼/實體單元建模、離散增強建模、加筋板建模、復雜曲面建模、顯式分析建模、常見復合材料建模錯誤分析等。
課程目錄：
限時限量優惠：
前50名購買第一季完整版視頻課程的學員，可享受五折優惠。
疫情期間，50名以后購買第一季完整版視頻課程的學員，可享受六折優惠。
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疫情期間，“以漁計劃”第一季各子章節視頻均以按六折發布，可按需直接購買，無需領取折扣券。
完整課程觀看鏈接：
10小時夯實ABAQUS復合材料基礎建模分析（“以漁計劃”第一季筑基篇完整版）
子章節課程觀看鏈接：
為方便學員有針對性選擇適合自己的課程內容，特將第一季全部課程分成了10個部分，子章節觀看鏈接如下：
Abaqus復合材料經典建模方法（“以漁計劃”第一季第1部分）
復合材料結構Composite Layup快捷建模方法（“以漁計劃”第一季第2部分）
Abaqus/Explicit復合材料結構顯式分析建模方（“以漁計劃”第一季第3部分）
Abaqus復合材料結構建模常見錯誤及注意事項(“以漁計劃”第一季第4部分)
經典層壓板理論及基于ABD矩陣的建模方法（“以漁計劃”第一季第5部分）
Abaqus離散增強建模方法（“以漁計劃”第一季第6部分）
Abaqus蜂窩夾層結構等效及細節建模方法（“以漁計劃”第一季第7部分）
Abaqus復合材料加筋板建模方法(“以漁計劃”第一季第8部分)
復合材料圓管及復雜曲面建模方法(“以漁計劃”第一季第9部分)
Abaqus復合材料分析番外篇(“以漁計劃”第一季第10部分)
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99元優惠價僅剩36個名額啦！！！
此直播培訓共有4節課，著重介紹傳統復合材料結構建模方式、復合材料加筋板結構建模分析、蜂窩夾層結構建模與分析、等效彈性常數建模/蜂窩細節建模、Abaqus內嵌二維Hashin漸進失效模型的應用、cohesive單元及surface-based chesive的應用。
9月8日首播現場，同學們互動十分積極，君莫老師也十分耐心的回答大家的問題。
我們就來看看君莫老師當然的風采吧~~~
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因為首播免費所以分享給大家，之后的3場直播，只有付費的同學才能獲得視頻資料和課件哦~~
所以抓緊時間報名咯！僅剩41個名額！！
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展開 【5/27更新】飛機的「鼻子」里有什么？
雷達罩采用蜂窩夾層結構，
前段部分使用柔性蜂窩材料，
與機身連接區域采用層合板結構，強度相對較大。
里外蒙皮通常采用E玻璃或環氧樹脂的復合材料，
平時更換雷達罩時
只需要四個人就能進行拆換作業，
兩個人就可以抬起雷達罩進行局部檢查。
為了防止雷電對雷達罩的損壞，
在雷達罩上對稱地安裝8根實心式防雷擊條，
從而使防雷擊條與防靜電涂層，
結合雷達罩與機身連接的搭鐵線，
形成完整的防靜電體系，
這些防雷擊條也是平時維護飛機時的重要檢查項目。
雷達罩如此強大的功能，
只為在不影響探測性能的前提下，
保護罩內的雷達系統，
并維持整機的氣動外形。
（圖源：Instagram @airbus）
「鼻子」里的是雷達天線，
是可以發射和接收雷達波的重要器件。
它的主要功能包括，
探測飛機前方天氣、
向飛行員進行近地警示、
提供理想的下降路徑等等。
具體而言，
氣象雷達可以通過，
測量空氣中小液滴的大小，
來探測前方天氣惡劣與否。
飛行員以此來規避亂流與降水，
讓旅客擁有平穩舒適的飛行體驗。
（圖源：Instagram @airbus）
近地警告系統在飛機
過于接近地面，
或過于靠近某個物體時，
向飛行員及時示警。
它通過掃描下方地形，
確保飛行員了解所處高度，
并在緊急時刻給出相應指令。
（圖源：Instagram @airbus）
定位器與下滑道天線，
和飛行指示信號，
共同完成飛機下降的指引工作。
展開 技術鄰學院丨直播課的錄播視頻、課件PPT以及原模型插件，都整理出來，請各位學霸們查收！
第一場
ABAQUS傳統結構建模介紹
課程名稱
ABAQUS復合材料分析直播培訓--傳統結構建模介紹
課程簡介
1、傳統復合材料結構建模方式介紹（建模+計算+結果查看）
2、Composite layup快捷建模（建模+計算+結果查看）
第二場
ABAQUS加筋板結構建模分析
課程名稱
ABAQUS復合材料分析直播培訓--加筋板結構建模分析
課程簡介
1.復合材料加筋板結構建模分析（3種加筋方式）
2.蜂窩夾層結構建模與分析：等效彈性常數建模/蜂窩細節建模
3.圓柱坐標系/離散坐標系在復合材料建模中的應用
第三場
Abaqus內嵌二維Hashin漸進失效模型的應用
課程名稱
ABAQUS復合材料分析直播培訓--Abaqus內嵌二維Hashin漸進失效模型的應用
課程簡介
1、Abaqus內嵌二維Hashin漸進失效模型的應用
2、hashin失效模型材料參數設置
第四場
cohesive單元及surface-based chesive的應用
課程名稱
cohesive單元及surface-based chesive的應用
課程簡介
1、內聚力本構介紹
2、cohesive element用法
3、surface-based chesive用法
技術鄰直播
ICEM網格劃分基礎應用及拓展
課程名稱
ICEM網格劃分基礎應用及拓展
課程簡介
1、ICEM
展開 【技術鄰直播】ABAQUS復合材料分析直播培訓【君莫授課】
應技術鄰邀請，本人將于9月8日（本周五）19:30--21:00
在技術鄰首場免費直播“ABAQUS復合材料分析”培訓課程
歡迎大家前來免費觀看交流
本次系列直播課程內容安排如下：
第一節9月8日 （周五 19:00-21:00）
1.傳統復合材料結構建模方式介紹（建模+計算+結果查看）
2.Composite layup快速建模（建模+計算+結果查看）
第二節9月15日（周五 19:00-21:00）
1.復合材料加筋板結構建模分析（3種加筋方式）
2.蜂窩夾層結構建模與分析：等效彈性常數建模/蜂窩細節建模
3.圓柱坐標系/離散坐標系在復合材料建模中的應用
第三節9月22日（周五 19:00-21:00）
1.Abaqus內嵌二維Hashin漸進失效模型的應用
第四節9月29日（周五 19:00-21:00）
1.cohesive單元及surface-based chesive的應用
不僅免費看直播，還有福利拿不停
9月8日首場免費直播
福利1丨免費觀看，還有160G Abaqus資料包
福利1丨直播結束，參加大轉盤活動 （U盤、雨傘、《ABAQUS GUI程序開發指南 Python語言》書籍、技術鄰金幣）
付費報名 額外福利
購買直播課程的同學，除了享受以上福利，還可獲得一下福利
（含全套直播錄屏+講課PPT+原模型文件，可反復觀看）
優惠價99元
僅限200名
展開 