层级尺寸比对自相似层级蜂窝材料面内冲击力学性能的影响

来源：振动与冲击杂志2025年第11期北京时间：

作者：赵蓉，刘颖，张海强，吴鹤翔wuhexiang_00

单位：1.东北林业大学土木与交通学院，哈尔滨150040；2.北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044

摘要：为了探索层级蜂窝材料的最优层级尺寸比，提高层级蜂窝材料的能量吸收性能。基于经典蜂窝材料，并以自相似蜂窝代替蜂窝壁的方式建立了分层级蜂窝材料模型。采用数值模拟方法研究了不同冲击速度条件下，自相似层级蜂窝材料的变形模式、破碎力和能量吸收特性，重点讨论了层级尺寸变化对自相似层级蜂窝材料面内动态破碎行为的影响。研究结果表明，自相似层级蜂窝材料比蜂窝材料的力学性能和能量吸收能力优异。自相似层级蜂窝材料的破碎力随着层级尺寸比的增加呈现出先增大后减小的变化趋势。H-18型自相似层级蜂窝材料的破碎力最大，在低速冲击条件下，H-18型自相似层级蜂窝材料比H-0型蜂窝材料的平均破碎力高600%。此外，层级尺寸比不同，自相似层级蜂窝材料自适应冲击速度变化的能力不同，且给出了最优层级尺寸，为层级蜂窝材料的系统研究和应用提供了理论基础。<br>

关键词：蜂窝材料；自相似；层级尺寸；面内冲击；能量吸收