[发明专利]一种计算双筋加强正六边形蜂窝轴向压缩应力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及双筋加强正六边形技术领域，具体而言涉及一种计算双筋加强正六边形蜂窝轴向压缩应力的方法。

背景技术

由于蜂窝材料质量轻并且具有良好的能量吸收特性，人们常用其制作各种能量吸收或缓冲装置，并且广泛应用于航天航空及车辆工程领域。蜂窝材料在受到轴向冲击作用时，能够吸收大量的冲击能量。随着蜂窝材料在防护结构中的应用日益广泛，冲击过程中蜂窝材料轴向压缩特性的研究已成为其性能设计的关键问题之一。

蜂窝结构的轴向冲击力学性能与其几何构型密切相关。为提高传统构型(正六边形、圆形、三角形、正方形等)蜂窝的吸能能力，国内外相关研究提出一种新型的双筋加强正六边形蜂窝。但当前的研究工作主要集中在预测其准静态力学性能及解释其变形机制上，对实际应用中其用作吸能装置材料时受到外部轴向冲击的动态力学特性尚缺乏了解。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于能量守恒原理，运用超折叠单元理论实现的双筋加强正六边形蜂窝结构受轴向压缩下的平均压缩应力计算求解方法。

本发明的上述目的通过独立权利要求的技术特征实现，从属权利要求以另选或有利的方式发展独立权利要求的技术特征。

为达成上述目的，本发明提出一种计算双筋加强正六边形蜂窝轴向压缩应力的方法，包括：

步骤1、基于双筋加强正六边形蜂窝的几何构型，计算其四个附加平面单元所吸收的总弯曲变形能；

步骤2、计算四个附加平面单元所吸收的总薄膜变形能；

步骤3、基于能量守恒，根据前述步骤得到的总弯曲变形能和总薄膜变形能，计算双筋加强正六边形蜂窝受轴向压缩下的轴向压缩应力。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：本发明所提出的计算方案，不局限于预测其准静态力学性能及解释其变形机制上，基于能量守恒原理，运用超折叠单元理论计算其轴向压缩应力。该计算方法具有解析表达式简单、精度高、可靠性高的优点，可以快速判断不同胞元尺寸的蜂窝吸能装置的吸能能力，为蜂窝吸能装置的设计提供有力的理论指导和技术支持，具有很好的工程价值及应用前景。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为双筋加强正六边形蜂窝几何构型的示意图。

图2为双筋加强正六边形蜂窝变形图。

图3为简化的超折叠单元的整体变形图。

图4为简化的超折叠单元的延展单元与静态塑性铰线的示意图。

图5为“三叉戟”形基本折叠单元中的水平塑性铰线的示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1～图5所示，根据本发明的某些实施例，一种计算双筋加强正六边形蜂窝轴向压缩应力的方法，总体包括以下三大步骤：

步骤1、基于双筋加强正六边形蜂窝的几何构型，计算其四个附加平面单元所吸收的总弯曲变形能；

步骤2、计算四个附加平面单元所吸收的总薄膜变形能；

步骤3、基于能量守恒，根据前述步骤得到的总弯曲变形能和总薄膜变形能，计算双筋加强正六边形蜂窝受轴向压缩下的轴向压缩应力。

下面结合一些实施方式对前述各个步骤的实现加以更加具体的说明。