Page 191 - 《爆炸与冲击》2026年第6期

第 46 卷 邓发杨，等： 多层纸蜂窝结构的冲击吸能机制及包装缓冲应用 第 6 期

18
0.001 s −1
15 0.01 s −1
0.1 s −1
12
Stress/MPa 9

6

3

0 0.006 0.012 0.018 0.024 0.030
Strain

图 14 不同应变率下蜂窝芯纸应力应变曲线
Fig. 14 Stress-strain curves of honeycomb core paper at various strain rates

2.2 模型有效性验证

2.2.1 静压响应对比
为验证所建蜂窝模型在压缩试验模拟中的准确性，将模拟后处理的结构厚度方向的压缩应力-平均
应变曲线结果与静压试验的结果曲线进行对比，如图 15 所示，3 种结构的试验模拟定量对比见表 5。

0.6 Experiment 0.75 Experiment 0.5 Experiment
Compressive stress/MPa 0.4 A B C Compressive stress/MPa 0.45 A B C Compressive stress/MPa 0.4 A B C
Simulation
Simulation
Simulation
0.5
0.60
0.3
0.3
0.30
0.2
0.2
0.1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.15 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Compressive strain Compressive strain Compressive strain
(a) Single-layer (b) Double-layer (c) Triple-layer
图 15 不同构型蜂窝压缩试验与模拟对比
Fig. 15 Comparison of test and simulated results for different honeycomb configurations

表 5 模拟与试验的结果对比
Table 5 Comparison between simulation and test results
峰值应力 致密应变
纸蜂窝结构
试验/MPa 模拟/MPa 误差/% 试验 模拟 误差/%
单层蜂窝 0.203 0.202 0.5 0.74 0.71 4.1
双层蜂窝 0.244 0.241 1.1 0.73 0.74 1.3
三层蜂窝 0.253 0.254 0.3 0.73 0.72 1.3

通过对不同构型纸蜂窝结构在静压过程中的模拟与试验结果进行对比，可以发现所建立的有限元
模型能够较好地复现结构在加载过程中的关键力学特征。具体而言，试验与模拟的峰值应力与致密应
变展现出了高度的一致性。这种良好的一致性表明，模型在捕捉材料的初始屈服、塑性变形以及结构整
体屈曲等关键阶段的力学行为方面具有较高的准确性，为评估结构的初始失效特性提供了可靠的预测
能力。然而，一旦蜂窝结构进入平台段，由于实际芯纸的渐进损伤、胶缝局部开裂等细观机制未被本构
完全复现，导致模拟平台段的平均力略高于试验平台段。但最大应力值的准确模拟，可为后续包装设计
提供有效支撑。

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