带加强筋蝶形蜂窝结构的压缩性能优化及其在轻量化防护工程中的应用研究

本研究针对蝶形蜂窝(BSH)结构在压缩载荷下易发生胞壁凹陷等局部屈曲问题，采用光敏树脂材料制备了带加强筋的新型BSH结构。通过数值模拟与实验测试，发现方形加强筋BSH在Z、Y、X轴方向的比能量吸收(SEA)分别提升32.05%、166.67%和221.21%，且筋宽从1mm增至1.25mm时压缩强度显著提高，该结构在防护工程轻量化领域具有重要应用价值。

　　

与传统的六边形凹腔蜂窝结构相比，蝶形蜂窝(Butterfly-Shaped Honeycomb, BSH)结构因其在保持高拉伸膨胀效应的同时兼具高刚度而脱颖而出。然而该结构在承受压缩载荷时易出现胞壁凹陷等局部屈曲问题。为此，研究团队采用光敏树脂材料制备了带有加强筋的新型BSH结构。通过数值模拟与实验验证发现，加强筋BSH结构相较于传统BSH结构展现出更优异的承载能力和能量吸收(Energy Absorption, EA)性能。具体而言，当沿Z轴、Y轴和X轴方向压缩时，带方形加强筋的BSH结构的比能量吸收(Specific EA)分别提高了32.05%、166.67%和221.21%。进一步对加强筋尺寸的研究表明，当筋宽从1mm增加至1.25mm时，其沿Z轴、Y轴和X轴的压缩强度分别显著提升46.2%、76.8%和60.23%。这些结果表明，带加强筋的BSH结构在防护工程领域的轻量化应用中具有重要潜力。作者声明不存在利益冲突。