夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料彈性力學(xué)性能預(yù)測與試驗(yàn)研究.pdf

1、夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料以其輕質(zhì)、高強(qiáng)及一系列功能性等優(yōu)點(diǎn)而得到研究者的青睞。隨著夾芯結(jié)構(gòu)在工程上的廣泛應(yīng)用，尤其是在航空、航天和航海領(lǐng)域上應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)其力學(xué)性能的分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算的研究也不斷深入。本文以波紋芯材夾芯結(jié)構(gòu)和格構(gòu)芯材夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料為研究對(duì)象，通過對(duì)現(xiàn)有理論研究的分析總結(jié)，推導(dǎo)并驗(yàn)證了兩種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的等效力學(xué)模型。
　　首先，根據(jù)波紋芯材夾芯結(jié)構(gòu)和格構(gòu)芯材夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的特點(diǎn)，選取其具有代表性的胞元，對(duì)

2、兩種夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，推導(dǎo)了其彈性模量的等效表達(dá)式，包括面內(nèi)及面外楊氏模量、剪切模量、泊松比和相當(dāng)密度。
　　其次，利用有限元計(jì)算方法，以當(dāng)前廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料性能研究的大型通用有限元軟件——ANSYS作為平臺(tái)，對(duì)波紋芯材夾芯結(jié)構(gòu)和格構(gòu)芯材夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料分別建立實(shí)體有限元模型，通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算，對(duì)兩種夾芯結(jié)構(gòu)的相關(guān)力學(xué)性能進(jìn)行模擬。通過選定具體的幾何尺寸和材料參數(shù)，模擬計(jì)算出兩種夾芯結(jié)構(gòu)的彈性模量、剪切模量和泊松比，將

3、模擬計(jì)算結(jié)果與理論推導(dǎo)的計(jì)算結(jié)果比較，驗(yàn)證了等效力學(xué)模型的合理性和準(zhǔn)確性。
　　最后，從夾芯結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)波紋芯材夾芯結(jié)構(gòu)和格構(gòu)芯材夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料進(jìn)行了相關(guān)力學(xué)性能試驗(yàn)，測量了結(jié)構(gòu)的彈性模量。將試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比，再次驗(yàn)證了針對(duì)兩種夾芯結(jié)構(gòu)建立的等效力學(xué)模的正確性，確保其具有一定的可行性。
　　從計(jì)算機(jī)仿真模擬結(jié)果和試驗(yàn)研究得到的結(jié)果來看，本文提出的針對(duì)波紋芯材夾芯結(jié)構(gòu)和格構(gòu)芯材夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的等效力學(xué)模