不完整因子条件下内凹六边形微结构面内动态性能研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.06.017

摘要/Abstract

摘要：

为更好地了解不完整因素对微结构材料动态性能的影响，本文中以内凹六边形负泊松比微结构为研究对象，采用Hyperworks和Ls?dyna联合仿真分析方法，分析了胞壁缺失下不完整因子和冲击速度对其面内动态性能的影响，分别得到变形模式、应力-应变曲线、平台应力曲线和吸能曲线。结果表明，在相同冲击速度下，不完整因子的增加会使稳定有序的变形模式逐渐趋于杂乱无章，同时平台应力和吸能能力降低。在低速冲击下，不完整因子对其动态性能影响较小；而在高速冲击下，不完整因子对其动态性能影响较大，应尽量避免不完整因子的存在。该研究结果为微结构材料在车辆吸能件的应用提供了数据支持。

关键词: 内凹六边形微结构, 负泊松比, 不完整因子, 有限元仿真, 面内动态性能

Abstract:

In order to better clarify the effect of incomplete factors on dynamic performances of cellular material， a re?entrant hexagonal cellular structure with negative Poisson’s ratio is taken as research object. A joint simulation analysis approach with the adoption of Hyperworks and Ls?dyna software is employed to analyze the effect of incomplete factors and impact velocities on its in?plane dynamic performances with the lack of cell wall， and the corresponding deformation modes， stress?strain curves， platform stress curves and energy absorption curves are acquired. The results show that at the same impact velocity， with the increase of incomplete factors， the stable and orderly deformation mode tends to be disordered， and the platform stress and energy absorption capacity will decrease simultaneously. Under low velocity impact， the influence of incomplete factor on its dynamic performances is small， while under high velocity impact， the influence of incomplete factors on its dynamic performances is large， so the existence of incomplete factors should be avoided. The research results in this paper provide data support for the application of cellular structure material in vehicle energy absorbers.

Key words: re?entrant hexagonal cellular structure, negative Poisson's ratio, incomplete factor, finite element simulation, in?plane dynamic performances

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图/表 12

图 1

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

图 7

图 8

表 1

不同IF下的平台应力"

冲击速度/（ $m ? s - 1$ ）	IF值/%	$σ P / M P a$
8	0	0.250
	1	0.234
	2	0.240
	3	0.242
	4	0.204
	5	0.196
20	0	0.258
	1	0.297
	2	0.245
	3	0.260
	4	0.257
	5	0.224
50	0	0.326
	1	0.318
	2	0.293
	3	0.278
	4	0.253
	5	0.250
90	0	0.368
	1	0.372
	2	0.337
	3	0.309
	4	0.306
	5	0.300

表 1

图 9

图 10

图 11

参考文献 20

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