Page 137 - 《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

用于承载，但不适用于缓冲吸能防护。RRH 夹层梁稳定的力-位移曲线可以近乎恒定减速度耗散外部冲
击能量，展现优异的吸能防护效果。

· ·

In_Hex Out_Hex RRH

(a) In-plane and out-of-plane classic honeycomb as well as RRH beams
800 800
In_Hex In_Hex
600 Out_Hex 600 Out_Hex
RRH RRH
Force/N 400 Force/N 400

200 200

0 6 12 18 24 30 0 6 12 18 24 30
Displacement/mm Displacement/mm
(b) Force-displacement curves under equal thickness (c) Force-displacement curves under equal mass

图 15 面外传统蜂窝、面内传统蜂窝与 RRH 夹层梁耐撞性对比
Fig. 15 Comparison of the crashworthiness between in-plane and out-of-plane conventional honeycomb and RRH cored beams
6 结 论

将 RRH 作为芯层构建对应的夹层梁，采用“冲压+粘接”的方法分别制造传统、增强 RH 夹层梁金属
样件，并开展三点弯曲实验，对比 RH 和 RRH 夹层梁的弯曲力学行为，揭示悬链线结构对 RH 夹层梁抗弯
性能的提升机理。开展参数化研究分别分析前面板壁厚、后面板壁厚、芯层壁厚对 RRH 夹层梁变形模式
和力学特性的影响。以前面板壁厚、后面板壁厚和芯层壁厚为设计变量开展多目标优化。最后，在等质量、
等壁厚条件下分别对比面内传统蜂窝、面外传统蜂窝和 RRH 夹层梁的抗冲击性能。得到的结论如下。
(1) 压头下方 RH 胞元产生左向倾斜变形则芯层胞元均为左向倾斜变形。RH 胞元产生侧胞壁绕节
点的初始旋转变形后，其中空结构导致侧胞壁直接旋转至与水平胞壁接触，导致 RH 夹层梁初始塑性变
形后承载力显著下降。悬链线结构通过限制侧胞壁旋转变形，减缓 RRH 夹层梁初始塑性变形后承载力
下降。RH 和 RRH 夹层梁初始塑性变形的承载力下降比例分别为 29.3% 和 6.6%。
(2) 相对于 RH 芯层，RRH 芯层利用更多胞元变形提供更高承载力。等相对密度下 RRH 和 RH 夹层
梁的 F 分别为 421.8 和 534.4 N，E 分别为 14.8 和 16.1 J。相较于 RH 夹层梁，RRH 夹层梁的 F 和 E 分
a
a
m
m
别提高 26.7% 和 8.9%。
(3) 前面板壁厚、后面板壁厚和芯层壁厚对夹层梁的变形模式和力学特性均具有显著影响。相对于
初始夹层梁结构，优化后 RRH 夹层梁的 F 和 m E 分别提高 64.9% 和 46.9%。相比于等质量、等壁厚的面
a
内传统蜂窝夹层梁、面外传统蜂窝夹层梁，提出的 RRH 夹层梁的力-压缩位移曲线呈稳定、较长的平台
阶段，可以近乎恒定的减速度耗散外部冲击能量，展现更优异的吸能防护效果。

参考文献：
[1] GUO H Y, ZHANG J X. Performance-oriented and deformation-constrained dual-topology metamaterial with high-stress
uniformity and extraordinary plastic property [J]. Advanced Materials, 2025, 37(7): 2412064. DOI: 10.1002/adma.202412064.
[2] PALOMBA G, EPASTO G, CRUPI V. Lightweight sandwich structures for marine applications: a review [J]. Mechanics of

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