Page 124 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 第 3 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 3
2026 年 3 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Mar., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2025-0164

增强内凹蜂窝夹层结构弯曲力学

性能及多目标优化设计 *

邹 震 ，徐峰祥 ，方腾源 ，谢 冲 ，周谦谋 1,3
1,2,3
1,3
1,3,4
1,3
（1. 武汉理工大学高温轻合金及应用技术全国重点实验室，湖北 武汉 430070；
2. 河南工业大学机电工程学院，河南 郑州 450001；
3. 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北 武汉 430070；
4. 湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室，湖南 长沙 410082）

摘要： 内凹蜂窝的悬链线增强方法通过同步改善中空结构提升承载、增强负泊松比效应、改善变形模式、利用悬
链线结构高承载实现耐撞性的显著提升，在此基础上提出增强内凹蜂窝夹层梁。采用“冲压+粘接”方法分别制造传
统、增强内凹蜂窝夹层梁金属样件开展三点弯曲实验，结果显示：悬链线结构通过抑制传统内凹蜂窝侧胞壁绕节点的
旋转变形将其初始塑性变形后承载力的下降比例由 29.3% 减小至 6.6%。相较于传统内凹蜂窝夹层梁，等相对密度增
强内凹蜂窝夹层梁的最大承载力、能量吸收分别提高 26.7%、8.9%。开展参数化研究确定面板、芯层壁厚对夹层梁三
点弯曲力学行为均具有显著影响。基于参数化研究结果开展以面板、芯层壁厚为变量的夹层梁抗冲击性能多目标优
化，相较于夹层梁初始结构，优化后夹层梁最大承载力和能量吸收分别提高 64.9% 和 46.9%。与面内、面外传统蜂窝夹
层梁分别进行等壁厚、等质量下的抗冲击性能对比，证明提出增强内凹蜂窝夹层梁更优异的吸能防护性能。研究结果
可为传统蜂窝夹层结构的强化设计提供有益指导。
关键词： 内凹蜂窝；夹层梁；三点弯曲；增强设计；能量吸收
中图分类号： O347 国标学科代码： 13015 文献标志码： A

Mechanical properties and multi-objective optimization of reinforced
re-entrant honeycomb sandwich structures under bending load

1,3
1,3
ZOU Zhen 1,2,3 , XU Fengxiang , FANG Tengyuan , XIE Chong 1,3,4 , ZHOU Qianmou 1,3
（1. State Key Laboratory of Light Superalloys, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, Hubei, China;
2. School of Mechanical and Electrical Engineering, Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, Henan, China;
3. Hubei Key Laboratory of Advanced Technology of Automotive Components,
Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, Hubei, China;
4. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing Technology for Vehicle,
Hunan University, Changsha 410082, Hunan, China）

Abstract: The catenary reinforced method can enhance the crashworthiness of re-entrant honeycomb (RH) by avoiding hollow
structural characteristics, strengthening negative Poission’s ratio effect, and utilizing the high load-bearing effectiveness of
catenary structures. Based on the above effects the sandwich beam with reinforced RH (RRH) was proposed. The metallic
specimens from the proposed structure were fabricated for three-point bending tests. Results show that the introduced catenary
structure can limit the rotation deformation of inclined cell walls around vertices, and the drop in load-bearing force after initial

* 收稿日期： 2025-06-04；修回日期： 2025-07-04
基金项目： 国家自然科学基金（52475277）；湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室开放基金（32415009）
第一作者： 邹 震（1995－ ），男，博士，讲师，zhenzou821@163.com
通信作者： 徐峰祥（1985－ ），男，博士，副教授，xufx@whut.edu.cn

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