基于多层蜂窝结构的材料制作及其力学性能的研究

摘要

随着社会的发展和科技的进步，人们对蜂窝结构的需求量越来越大，对蜂窝结构力学性能、隔音效果、隔热性能的要求越来越高。目前对蜂窝结构的研究和应用多为单层结构，少量会涉及到双层蜂窝结构的研究，但双层蜂窝结构布置简单，多为上下两层完全重叠布置的方式，与单层蜂窝结构相比，只是在层与层之间多了一层面板，其力学性能、隔音效果、隔热性能效果不够理想。针对现有问题，本文构造了一种新型多层蜂窝结构，其在力学性能、隔音、隔热方面具有良好的效果。本文以多层蜂窝结构为研究对象，对以下几方面内容展开研究工作:
　　(1)构造了一种新型的多层蜂窝结构，并将新的构造方法申请了发明专利和实用新型专利。此蜂窝结构采用多层蜂窝板与隔板相间隔的方式叠加而成，每一层蜂窝结构构造相同，并且蜂窝结构板截面正六边形的边交叉点在相邻层板截面上的投影与相邻层板截面正六边形中心重合。
　　(2)运用SolidWorks2015软件建立蜂窝模型，用3D打印机将模型打印成PLA材质试件，并对PLA耗材试件进行单轴拉伸试验，测得其弹性模量为2942 MPa，为接下来的有限元分析提供参数。
　　(3)对蜂窝梁结构试件进行三点弯曲试验和有限元分析，通过与相同材料相同尺寸的实心梁及单层蜂窝梁比较极限承载力和挠度，发现在能够承受弯曲变形的程度和抗弯性能上，实心梁最好，多层蜂窝梁比单层蜂窝梁好。
　　(4)对蜂窝板结构试件进行平压试验和有限元分析，通过与相同材料相同尺寸单层蜂窝板比较破坏荷载，得到单层蜂窝板的破坏荷载最大，其次分别是双层蜂窝板、四层蜂窝板和六层蜂窝板;破坏时的相对应的位移值，双层蜂窝板最大，其次分别为单层蜂窝板、四层蜂窝板和六层蜂窝板。

目录

声明

摘要

1．1 蜂窝结构国内外研究现状

1．1．1 蜂窝结构等效参数的研究

1．1．2 蜂窝纸板的研究

1．1．3 金属蜂窝夹层板的研究

1．1．4 蜂窝夹层板隔音效果的研究

1．2 蜂窝结构的应用

1．2．1 蜂窝结构在航天航空领域的应用

1．2．2 蜂窝结构在建筑工程领域的应用

1．2．3 蜂窝结构在交通工程领域的应用

1．2．4 蜂窝结构在包装工程领域的应用

1．2．5 蜂窝结构在其他领域的应用

1．3 本文研究的内容和意义

第二章 蜂窝结构的理论计算及制作

2．1 蜂窝结构的理论计算

2．1．1 蜂格的边长与蜂格的高度的关系

2．1．2 蜂格的边长与蜂窝壁厚的关系

2．2 蜂窝结构的传统制作方式

2．3 有关3D设计软件的介绍

2．4 蜂窝结构的设计

2．5 蜂窝结构的打印

3．1 概述

3．2 单轴拉伸试验

3．2．1 试件的几何尺寸

3．2．2 控制方式

3．2．3 结果与分析

3．3 三点弯曲试验方案

3．3．1 试验原理

3．3．2 试验设备及试件准备

3．3．3 试验加载与测量方案

3．4 三点弯曲试验分析

3．4．1 试验现象及数据记录

3．4．2 试验数据分析

3．4．3 试验结论

3．5 三点弯曲试验的有限元分析

3．5．1 有限元模型概述

3．5．2 三点弯曲试验的有限元模拟分析

3．6 本章小结

4．1 概述

4．2 试验方案

4．2．1 试验原理

4．2．2 试验设备及试件准备

4．2．3 平压试验加载与测量方案

4．3 平压试验分析

4．3．1 试验现象及数据记录

4．3．2 试验数据分析

4．3．3 试验结论

4．4 平压试验的有限元分析

4．4．1 有限元模型概述

4．4．2 平压试验的有限元模拟分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．2 本文创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

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