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铝蜂窝夹层板的力学性能等效模型研究

作　者: 赵金森
导　师: 邓宗白
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 工程力学
关键词: 铝蜂窝夹层板正六边形的夹芯 Y模型能量法弯曲试验等效模型固有频率 ANSYS
分类号: O341
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 17次
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内容摘要

铝蜂窝夹层结构作为一种特殊的复合材料,由于其优越的材料性能,因此被广泛应用于航天、航空和船舶制造等领域;在各种铝蜂窝夹芯形式中,以正六边形的蜂窝夹芯应用最为广泛。为了提高产品质量,保证铝蜂窝夹层结构安全、可靠的使用,其力学性能的研究是十分必要的。目前通用的各种有限元计算软件中,都没有标准的蜂窝夹层结构单元。本文以正六边形夹芯的铝蜂窝夹层板为主要研究对象,从夹芯特征结构、蜂窝夹层板的等效力学性能和试验等方面进行了研究。通过分析目前对正六边形夹芯研究的不足,本文提出了Y模型,并基于Y模型对蜂窝夹芯进行了研究,通过力学分析推导出夹芯的等效力学参数;更是首创用能量法研究正六边形蜂窝夹芯的面内力学参数;并对部分力学参数进行数值模拟。本文在总结了目前研究成果的基础上,根据功的互等原理,对三点弯曲试验进行改进,得出了测量铝蜂窝夹层板的弯曲刚度和剪切刚度方法,并做了部分试验,试验结果和理论计算结果较为吻合。本文总结了目前的铝蜂窝夹层板的几种等效方法:静态等效、动态等效、三明治理论,并修正了考虑夹芯抗弯刚度的Allen法,给出了工程计算方法,运用胶合梁模型计算铝蜂窝夹层板,最后计算了具体的算例。结合动力学对结构固有频率研究的要求,本文给出了最为常见的四边简支下的铝蜂窝夹层板固有频率计算公式;运用ANSYS软件和理论公式计算了在第四章给出的算例,并分析了各种方法在计算铝蜂窝夹层板的固有频率时的优劣。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-17
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 蜂窝夹层结构的力学等效模型研究进展概述  12-15
    1.2.1 蜂窝夹芯及夹层结构的力学研究状况  12-13
    1.2.2 计算方法的选择  13-14
    1.2.3 目前流行的计算模型  14-15
  1.3 本文的主要工作  15-17
第二章胶接铝蜂窝夹层结构蜂窝芯子的参数推导  17-39
  2.1 蜂窝夹芯的力学参数推导  17-36
    2.1.1 面内弹性模量E_(cx) 、E_(cy)  17-26
    2.1.2 面内剪切模量G_(cxy)的推导  26-32
    2.1.3 横向剪切模量G_(cxz)和G_(cyz)的推导  32-34
    2.1.4 横向弹性模量E_(cz)的推导  34-35
    2.1.5 蜂窝夹芯的密度ρ_c 推导  35-36
  2.2 3D 有限元模型模拟  36-38
    2.2.1 3D 有限元模型模拟理论  36-37
    2.2.2 实例模拟与试验结果比较  37-38
  2.3 本章理论公式小结  38-39
第三章铝蜂窝夹层板的弯曲试验  39-44
  3.1 试验原理  39-41
  3.2 弯曲刚度和剪切刚度的测定  41-42
    3.2.1 试样  41
    3.2.2 试验设备  41-42
    3.2.3 试验步骤  42
  3.3 试验结果  42-44
    3.3.1 弯曲刚度试验值  42-43
    3.3.2 试验值和理论值比较  43-44
第四章铝蜂窝夹层结构的等效方法研究  44-69
  4.1 静态等效法  44-57
    4.1.1 等效板理论  44-52
    4.1.2 等效板的工程算法  52-57
  4.2 动态等效理论  57-59
  4.3 三明治夹芯板理论  59-60
  4.4 算例  60-69
第五章铝蜂窝夹层板的固有频率的计算  69-77
  5.1 铝蜂窝夹层板的自由振动方程及固有频率  69-71
  5.2 铝蜂窝夹层板自由振动固有频率计算及等效法计算比较  71-77
    5.2.1 算例的固有频率理论值  71-72
    5.2.2 算例的固有频率有限元解  72-77
第六章总结与展望  77-79
  6.1 论文总结  77
  6.2 论文展望  77-79
参考文献  79-82
致谢  82-83
在学期间的研究成果及发表的学术论文  83

铝蜂窝夹层板的力学性能等效模型研究

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