● 摘要
本文以试验为主要手段，结合有限元分析的方法，对复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击阻抗及侧压稳定性进行了研究。
对4种尺寸构型的复合材料蜂窝夹芯结构进行侧向压缩试验，利用多种测量手段，研究面板厚度、芯材高度和芯材密度对复合材料夹芯结构侧压响应的影响。侧压响应包括失稳载荷、峰值载荷、破坏模式和破坏过程。另外，对4种尺寸构型的复合材料蜂窝夹芯结构进行不同能量的低速冲击试验，研究面板厚度、芯材高度和芯材密度对复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击响应的影响。低速冲击响应包括接触力时间历程、凹坑深度、面板分层面积和蜂窝损伤尺寸等。补充进行复合材料蜂窝夹芯结构平压试验，通过平压试验中的现象对低速冲击过程进行解释。
通过理论计算方法和有限元分析两种方法对复合材料蜂窝夹芯结构失稳载荷进行预测。利用本文中的蜂窝弹性常数等效方法，分别建立复合材料蜂窝夹芯结构在侧向压缩载荷和低速冲击作用下的渐进损伤模型。模型中将蜂窝夹芯等效为均匀材料，采用Hashin三维失效准则和胶层单元对复合材料面板损伤进行判断，利用刚度折减对损伤材料性能进行退化。
结果表明，芯材高度严重影响复合材料蜂窝夹芯结构两种力学特性，但影响不同。本文中选取的蜂窝芯材密度对于复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击阻抗特性和侧压失稳载荷影响不大，面板厚度对于复合材料蜂窝夹芯结构阻抗特性和侧压失稳载荷有一定的影响。
另外，理论计算方法-欧拉屈曲理论和有限元计算方法均能较好的预测复合材料在侧压载荷下蜂窝夹芯结构的失稳载荷。本文提出的有限元模型能够准确预测承受侧压载荷的蜂窝夹芯结构的失稳和极限载荷、破坏模式及破坏过程。虽然复合材料蜂窝夹芯结构的低速冲击响应和损伤过程十分复杂，但本文采用的有限元方法成功地模拟了其冲击损伤响应和损伤演化过程。