多向嵌入式圆形蜂窝面外动态冲击响应

摘要

聚碳酸酯(polycarbonate,简称PC)作为常用的工程塑料之一，具有优异的综合性能，而其蜂窝制品因具有较高的抗冲击强度和较低的质量密度被广泛关注。为了提高交错排列下PC圆形蜂窝(PC-RSH)的抗冲击性能，通过向圆形胞元内部四个方向嵌入围绕着微圆结构的“Y”型支撑单元，提出一种多向嵌入式PC圆形蜂窝(PC-MCH)。基于PC-RSH蜂窝样品的面外准静态压缩试验，对试验结果进行了模拟对照，验证模型的可靠性。采用有限元模拟分析的方法，对不同相对密度和不同冲击速度下PC-RSH和PC-MCH的面外冲击动态响应进行了研究，具体包括其变形模式、应力-应变曲线以及能量吸收能力等。结果表明，在等相对密度的条件下，向胞元内部嵌入支撑结构，能够改变结构受冲击变形的位置，并且具有更高的平台应力。此外，在不同冲击速度条件下，PC-MCH的单位质量吸能值均优于PC-RSH。平台应力和比吸能的最大改善程度分别达到29.06%和26.03%,说明支撑单元的嵌入可以提高结构的能量吸收能力。所得结果可为蜂窝结构冲击动力学研究及结构设计提供理论参考。

关键词

聚碳酸酯 / 面外冲击 / 平台应力 / 变形模式 / 比吸能