Page 128 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 邹 震，等： 增强内凹蜂窝夹层结构弯曲力学性能及多目标优化设计 第 3 期

件。RRH 芯层的主要变形是侧胞壁绕悬链线结构规则弯曲、悬链线结构弯曲，因此控制胶膜长度略小
于其粘接胞壁长度，避免胶膜对胞壁绕节点弯曲变形的影响。
1.3 增强内凹蜂窝夹层梁材料参数

RH、RRH 夹层梁的面板和芯层材料均为 Al 1060，为获得其力学性能参数，借助线切割方法制作拉
伸试验样件（图 4(a)），其结构尺寸为总长度 110.00 mm、有效长度 36.25 mm、有效宽度 12.50 mm、壁厚
1.00 mm。为消除样件加工、试验过程随机误差对结果的影响，共加工 5 个拉伸试验样件。如图 4(b) 所
示，在万能材料试验机上开展单轴拉伸试验，速度为 1.0 mm/min。图 4(b) 为拉伸样件的应力-应变曲线，
5 个拉伸样件应力-应变曲线显示较好一致性。Al 1060 力学参数如下：屈服应力为 112.4 MPa、弹性模量
为 69.7 GPa。此外，Al 1060 的密度为 2.7 g/cm ，泊松比为 0.33 。
[18]
3

25.00 mm 12.50 mm 150 S1 S3 S5
20.00 mm 36.25 mm S2 S4
20.00 mm
110.00 mm R25.00 mm 120
Engineering stress/MPa 90 1.0 mm/min

60

30

0 0.05 0.10 0.15 0.20
Engineering strain
(a) Experimental specimens (b) Stress-strain curves
图 4 准静态单轴拉伸实验
Fig. 4 Quasi-static uniaxial tensile experiment
1.4 夹层梁三点弯曲实验
图 5(a) 为夹层梁的三点弯曲实验装置。试件水平置于 2 个支撑圆柱滚子之上，上方圆柱滚子压头
以 1.0 mm/min 的速度加载于试样中部。万能材料试验机实时记录夹层梁准静态三点弯曲过程的力、压
缩位移数据，数码相机拍摄夹层梁变形过程。图 5(b) 为三点弯曲实验参数的示意图，压头圆柱滚子半径
R 为 25.00 mm，两侧支撑圆柱滚子半径 R 分别为 25.00 mm，跨距 S 为 150.00 mm。图 5(c) 为夹层梁耐撞
性评估指标，在三点弯曲压缩位移处于 0～30.00 mm 区间内，压头与夹层梁上面板力-压缩位移曲线的最
大值即为夹层梁最大承载力（maximum force, F ），而此压缩位移区间夹层梁耗散的能量即为其能量吸收
m
（energy absorption, E ）。
a

Punch v=1.0 mm/min
Punch Maximum force
Specimen R
Force Energy absorption
Support h s
R Support
S
l s O Displacement
(a) Experimental equipment (b) Equipment diagram (c) Evaluation indicators
图 5 准静态三点弯曲实验及其耐撞性评估指标
Fig. 5 Quasi-static three-point bending test and the evaluation indicators of crashworthiness
1.5 实验结果与讨论
图 6(a) 为 RH、RRH 夹层梁三点弯曲变形过程。在压缩位移为 15.0 mm 时，压头下方的 RH 胞元左

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