CFRP蜂窝超材料

可设计面内塌陷行为

采用销槽定位法制备的六边形和零泊松比半凹角蜂窝结构，面内压缩初始塌陷以壁板弯曲为主导，能量吸收特性可通过构型调整。

王志鹏 · Li, Jianfeng · 张伟 · Jinze, Jiao · 元元 · Qin, Qinghua

Composites Science and Technology 2024

技术优势

定位简单

采用销槽定位法，预浸料手工铺层即可制备蜂窝，不需要复杂模具。

预测可靠

解析模型预测的模量和初始塌陷应力与有限元模拟及实验结果吻合良好，可减少试错实验。

吸能可调

塌陷模式和失效模式取决于胞元构型和加载方向，可通过设计蜂窝结构来调控吸能特性。

应用场景

• 轻质结构芯材：用碳纤维蜂窝做芯材，比传统蜂窝更轻且可设计塌陷模式。
• 抗冲击构件：通过蜂窝构型控制初始塌陷和能量吸收，替代实心结构承受冲击。
• 蜂窝夹层结构：提供可预测模量和塌陷应力的芯材，简化夹层结构设计。
• 航空航天承力件：碳纤维蜂窝轻质高强，且失效模式可设计，满足航空航天承力需求。
• 能量吸收元件：利用应力软化阶段和可调塌陷模式，在碰撞中稳定吸收能量。