多胞金属以自身的轻质高强和吸能隔音隔热等优良特性,已广泛应用于碰撞吸能防护装置以及航空航天等领域,其典型代表就是均匀蜂窝铝材料。随着该研究领域的深入化和工程界的多元化需求,单一均匀的蜂窝材料难以满足更高的使用要求,梯度多孔材料逐渐兴起,为的是能得到低应力峰值和长平台区段的理想化蜂窝材料。本文首先利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了均匀蜂窝铝材料模型,并验证了模型的可靠性,随后模拟了两种速度下两种类型的蜂窝铝材料面内的变形和吸能情况。为了更直观了解其变形和吸能机理,另建立了单胞元蜂窝有限元模型做对比,得出结论:均匀蜂窝材料的吸能效果随着冲击速度增大而提高,且相同速度对比下,单胞元X₁方向吸能更好,而蜂窝组合结构下X₂方向吸能要好。基于前面提到的均匀蜂窝模型,再次通过改变三种壁厚的排列组合方式来实现梯度化,研究了不同速度不同厚度组合下的变形模式、冲击端动力响应和固定端动力响应,并引入相对密度变化绝对值的概念来解释应力峰值的大小变化规律,且比较了几种模型对应的平台长度。最后通过有限元和传统理论方式综合比较出不同速度不同厚度组合下的几种蜂窝试件的吸能效率。最后得出结论:梯度蜂窝吸能综合性能较均匀蜂窝要更好,且随着速度增加吸能效率增加,同一种厚度梯度排列下X₁方向吸能效果更理想。两种方向在高速冲击下吸能都会分为两个阶段,前半程是S321吸能效率最优,当压缩过程达到接近百分之60时会出现一个转折点,该点之后S213的能量吸收效率变为最高。为梯度蜂窝材料设计以及吸能优化设计提供一些参考。图[44]表[4]参[86]