夹芯曲梁负刚度结构承载能力和吸能特性研究

江伟; 任连岭; 刘彦琦; 宋春芳; 卢春燕

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.06.013

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夹芯曲梁负刚度结构承载能力和吸能特性研究

·实验研究·测试技术· | 更新时间：2025-06-09

- 夹芯曲梁负刚度结构承载能力和吸能特性研究
- Study on carrying capacity and energy absorption characteristics of curved sandwich beam negative stiffness structure
- 机械强度 2025年47卷第6期页码：106-117
- 作者机构：
  
  1.江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，无锡 214122
  2.军事科学院系统工程研究院，北京 102300
  3.北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所，北京 100054
- 作者简介：
  
  江伟，男，1997年生，江苏盐城人，硕士研究生；主要研究方向为机械设计及理论；E-mail：1771591660@qq.com。
  宋春芳（通信作者），女，1974年生，河北张家口人，博士，教授，博士研究生导师；主要研究方向为介电加热工艺设备与检测控制、结构振动与噪声控制；E-mail：songcf@jiangnan.edu.cn。
- 基金信息：
  
  轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室开放课题(HJGZ2021101)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.06.013
  中图分类号： TB334
- 收稿日期：2023-08-28，
  
  修回日期：2023-11-22，
  
  纸质出版日期：2025-06-15
- 稿件说明：
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江伟，任连岭，刘彦琦，等. 夹芯曲梁负刚度结构承载能力和吸能特性研究［J］. 机械强度，2025，47（6）：106-117.

JIANG Wei，REN Lianling，LIU Yanqi，et al. Study on carrying capacity and energy absorption characteristics of curved sandwich beam negative stiffness structure［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（6）：106-117.
江伟，任连岭，刘彦琦，等. 夹芯曲梁负刚度结构承载能力和吸能特性研究［J］. 机械强度，2025，47（6）：106-117. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.06.013.

JIANG Wei，REN Lianling，LIU Yanqi，et al. Study on carrying capacity and energy absorption characteristics of curved sandwich beam negative stiffness structure［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（6）：106-117. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.06.013.

摘要

为了提高由2个曲梁平行布置所组成的双曲梁负刚度结构的承载能力，提出了夹芯曲梁负刚度结构，设计思路为在双曲梁负刚度结构的上、下曲梁之间阵列夹层直梁，对其承载能力和吸能性能进行了系统研究。首先，采用3D打印技术与硅胶复模工艺制备了负刚度结构模型，通过准静态压缩试验，对比分析了夹芯曲梁负刚度结构与双曲梁负刚度结构的压缩力学响应，同时验证了有限元仿真模型的可靠性。其次，仿真分析了夹芯中夹层直梁的结构参数（宽度、间距、高度和角度）对夹芯曲梁负刚度结构承载能力和能量吸收特性的影响。结果表明，夹芯的引入可以显著改善双曲梁负刚度结构的承载能力；与夹层直梁间距和角度相比，增加夹层直梁宽度和高度可以显著增强结构的承载能力和能量吸收能力。

Abstract

In order to improve the carrying capacity of double curved beams negative stiffness structure composed of two curved beams arranged in parallel

the curved sandwich beam negative stiffness structure was proposed. The design idea was to array the sandwich straight beam between the upper and lower curved beams of the double curved beam negative stiffness structure

and the bearing capacity and energy absorption characteristics were studied systematically. Firstly

the negative stiffness structure model was fabricated using 3D printing technology and silicone emolding process

the compressive mechanical response of the curved sandwich beam and double curved beam negative stiffness structure was compared and analyzed by quasi-static compression experiment

and the reliability of the finite element simulation model was verified. Then

the influence of structural parameters (width

spacing

height and angle) of the sandwich straight beam on the bearing capacity and energy absorption characteristics of the negative stiffness structure was studied by simulation. The results indicate that the introduction of the sandwich significantly enhances the load-bearing capacity of the double curved beam negative stiffness structure. Compared with the spacing and angle of the sandwich straight beam

increasing the width and height of the sandwich straight beams can notably enhance the load-bearing capacity and energy absorption capacity of the structure.

关键词

Keywords

references

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