《表1 均匀蜂窝结构和HPD各模块胞元壁厚》

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《新型并联梯度蜂窝结构的面内力学性能》

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本文中建立了具有5个模块的HPD有限元模型，如图3(a）所示。HPD有限元模型在x方向上包含22个胞元，在y方向上包含15个胞元，每个模块在y方向由3个胞元组成，模块间通过连接胞臂以共享节点的方式连接，如图3(b）所示。与HPD进行横向对比的传统均匀蜂窝结构同样具有22×15个胞元，且除去胞臂厚度外，胞元的尺寸完全相同。应用ABAQUS/EXPLICIT动力学软件进行特性模拟[20]。以金属Al作为HPD的基体材料，采用理想弹塑性材料模型，其密度ρs=2 700kg/m3，杨氏模量E=70GPa，泊松比μ=0.3，屈服强度σy=130MPa。计算中采用四节点四边形单元对模型进行离散。为了在保证计算精度的前提下提高计算效率，进行了网格尺寸敏感度分析，确定四边形壳单元的尺寸为1mm。仿真中将HPD置于上下两个刚性板之间，其中下端刚性板（支撑板）作全约束，上端刚性板则保留x方向的自由度并以恒定速度v沿x轴负方向冲击HPD。为保证HPD变形的平面应变状态，约束其除xy平面内的所有自由度。为排除摩擦对HPD力学特性的影响，刚性板与HPD外表面视为光滑、无摩擦接触，采用*GEN-ERAL CONTACT定义HPD与上下刚性板的相互接触及蜂窝结构胞元胞臂的自接触，摩擦系数为0。另外，由于并联负梯度HPD变形模式的不确定性[18]，本文只研究并联正梯度HPD的力学特性。当HPD的梯度系数为正值时，各个模块的相对密度从左至右先增大后减小，即HPD中间模块的屈服强度高于两端。本文取HPD的梯度系数λ分别为0（传统均匀蜂窝结构）、0.25和0.62，结构平均相对密度固定到10%。均匀蜂窝结构和HPD的胞元壁厚参数如表1所示。虽然λ=0的均匀蜂窝结构是HPD的一种特殊情况，但为了便于比较说明，后续将均匀蜂窝结构单独分类。