形内自相似六边形蜂窝结构的应变能密度优化方法

来源：机床与液压杂志2021年第4期北京时间：

作者：成明，何彬，郭媛，李响

单位：武汉科技大学机械自动化学院;湖北理工学院机电工程学院；湖北理工学院机电工程学院；武汉科技大学机械自动化学院；水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室（三峡大学）

摘要：层级材料具有优异的力学性能和吸能特性。提出一种面内分形的形内自相似六边形蜂窝结构，运用应变能密度优化方法，对三维形内自相似六边形蜂窝结构进行尺寸优化，分别得到应变能密度最大和应变能密度最小的优化结构，并与未经优化的形内自相似蜂窝结构及典型的圆形蜂窝结构进行吸能特性比较。结果表明：应变能密度最大的自相似蜂窝结构比应变能密度最小的结构吸能特性强，但整体刚性相比较弱，应变能密度最小的形内自相似蜂窝结构抗冲击刚性较强；两种应变能密度不同的形内自相似六边形蜂窝结构都具有较强的吸能特性，其比吸能比未经优化的形内自相似蜂窝结构和典型圆形蜂窝较好。结构的自相似分形方式和应变能密度优化能够很好改善蜂窝结构的耐撞性和吸能特性，同时实现结构轻量化。

关键词：形内自相似六边形蜂窝;尺寸优化;应变能密度;能量吸收

基金资助：湖北省重点实验室开放基金项目（2017KJX04）