Page 131 - 《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

图 8(b) 对比 RH 和 RRH 夹层梁的力-位移曲线。数值模型基本预测了 RH、RRH 夹层梁力-位移曲
线的整体变化趋势。实验和数值模型预测 RH 夹层梁初始塑性变形峰值力分别为 346.2 和 320.3 N，数值
模型预测 RH 夹层梁初始塑性变形峰值力的相对误差为 7.5%。实验和数值模型预测 RRH 夹层梁初始
塑性变形的峰值力分别为 246.2 和 250.3 N，数值模型预测 RRH 夹层梁初始塑性变形峰值力的相对误差
为 1.7%。综合对比夹层梁的变形模式和力-位移曲线，确定构建的数值模型可较准确地预测 RH 和
RRH 夹层梁的变形模式和力学性能。

3 参数化分析

本节通过数值模拟方法分析夹层梁前面板、后面板、芯层壁厚对夹层梁耐撞性的影响，冲击速度为
3.0 m/s，压头和支撑滚轮的半径为 7.5 mm，夹层梁整体及胞元结构参数与 1.1、1.2 节所述一致。
3.1 前面板壁厚
前面板壁厚分别为 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm，后面板壁厚为 2.0 mm。如图 9(d) 所示，前面板壁厚为
1.0 mm 时，其低强度未带动芯层整体变形，仅有中心处芯层发生显著压缩变形。随前面板壁厚增大、强
度提升，更多胞元发生塑性变形参与承载，RRH 夹层梁的 F 逐渐增大（图 9(a)）。当前面板壁厚增大至
m
3.0 mm 时，RRH 芯层发生整体压缩变形（图 9(d)）。在 RRH 夹层梁后面板最大变形方面（图 9(b)），当前
面板壁厚从 1.0 mm 增大至 1.5 mm 时，夹层梁后面板最大变形无显著变化；当前面板壁厚由 1.5 mm 增大
至 2.0 mm 时，夹层梁后面板最大变形显著降低。随着前面板壁厚进一步增大至 2.5 mm，后面板最大变
形再次增大，证明增大前面板壁厚并非能持续减小后面板最大变形。如图 9 (c) 所示，当前面板壁厚处
于 1.0～1.5 mm 和 2.0～2.5 mm 区间，夹层梁 E 随前面板壁厚增大而增大；而当前面板壁厚由 1.5 mm 增
a
大至 2.0 mm，夹层梁的 E 无显著增大。结合后面板最大变形分析，可发现当前面板壁厚由 1.5 mm 增大
a
至 2.0 mm，前面板由于壁厚增大其 E 提升，芯层压缩增大其 E 提升，但后面板最大变形减小其 E 降低，
a
a
a
因而夹层梁的 E 无显著变化。
a
1 200 30 20

900 24 15
Force/N 600 Displacement/mm 18 Energy/J 10
12
300 6 5
0 0 0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Thickness/mm Thickness/mm Thickness/mm
(a) Maximum froce (b) Deflection of back facesheets (c) Energy absorption
1.0 mm 1.5 mm 2.0 mm 2.5 mm 3.0 mm

Stress/MPa
0 12.89 25.78 38.67 51.56 64.44 77.33 90.22 103.1 116.0
(d) Deformation modes
图 9 不同前面板壁厚 RRH 夹层梁的变形模式与力学特性
Fig. 9 Deformation mode and mechanical properties of RRH cored beam with different front facesheet thicknesses
3.2 后面板壁厚
后面板壁厚分别为 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm，前面板壁厚为 2.0 mm。图 10 为不同后面板壁厚

RRH 夹层梁的 F 、后面板最大变形、E 、变形模式。随着后面板壁厚增大，RRH 夹层梁的 F 和 E 逐渐
a
m
a
m
增大，后面板最大变形逐渐减小，但后面板壁厚的增大与 F 、后面板最大变形、E 之间关系并非线性。
a
m
当后面板壁厚由 1.0 mm 增大至 2.5 mm，RRH 夹层梁的 F 无显著提升，而当壁厚由 2.5 mm 增大至
m
3.0 mm，F 提升 1.5 倍以上。当后面板壁厚由 1.0 mm 增大至 1.5 mm，或由 2.0 mm 增大至 2.5 mm，后面
m
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