先进结构技术研究院方岱宁院士课题组提出了考虑母体材料率效应的蜂窝结构动态面外压缩平台应力的理论模型，为蜂窝结构抗冲击吸能设计提供了指导。相关成果2015年11月发表在复合材料领域主流期刊Composite Structures (132卷，644-651页)。

　　图1 (a)蜂窝结构压缩变形图和(b)压缩过程应力应变曲线

　　蜂窝结构是一种具有优良的抗冲击吸能特性的结构。蜂窝结构在受到面外冲击载荷的作用下将发生均匀的塑性变形（如图1a），从而有效吸收冲击能量。图1b给出了典型蜂窝结构在面外压缩载荷下的应力应变关系，可以看出曲线有一个很长的平台段，而决定蜂窝结构压缩变形吸能水平的正式平台应力的大小与平台段的长度。因此平台段应力的准确预测对蜂窝结构抗冲击吸能设计具有很重要的指导意义。

　　图2 本文模型与前人模型对率相关平台应力预测结果与实验的对比

　　前人研究表明蜂窝结构面外压缩平台应力是与加载速率密切相关的。平台应力的率相关理论模型主要是上世纪九十年代提出的冲击理论(Shock Theory)，该模型只考虑了动态压缩过程材料的惯性效应，而忽略了蜂窝母体材料的率效应。本研究将金属材料的率相关本构引入到冲击理论中，提出了考虑母体材料率效应的蜂窝结构动态面外压缩平台应力的理论模型。将理论模型的预测结果与本文和前人的实验相比较（图2），结果表明，在中低速冲击下，母体材料率效应对平台应力的影响十分显著，前人模型对平台应力的低估甚至能达到30%以上，而本文模型与实验结果吻合较好。由于蜂窝结构防撞设计一般多针对中低速冲击，所以本文模型的价值是十分重大的。在高速冲击下，惯性效应的影响逐步占据主导，冲击理论的预测结果才能与本文模型及实验结果基本吻合。

　　本研究的结论为轻量化抗冲击吸能结构的设计制造提供了理论指导。