X-cor夾層結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究.pdf

1、X-cor夾層結(jié)構(gòu)由Z-pin、泡沫、層壓板三種材料和Z-pin—面板、Z-pin—泡沫、面板—泡沫三種界面組成，其材料間的不同復(fù)雜特性及相互影響，使得對 X-cor夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能受力機理的研究比較困難。尤其是理論預(yù)測公式和細觀受力機理有限元分析方法的尚不完善等還存在一些沒有解決的問題。因此，開展 X-cor夾層結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究，為其在工程上的廣泛應(yīng)用有著積極的現(xiàn)實意義。
　　通過與相同批次和尺寸的未增強件和去除泡沫的Z-pi

2、n夾層結(jié)構(gòu)進行試驗對比，考察Z-pin對泡沫夾層結(jié)構(gòu)的增強效果?；诮?jīng)典力學(xué)原理推導(dǎo)X-cor夾層結(jié)構(gòu)的平壓及剪切性能理論預(yù)測公式，理論計算值均遠大于試驗值。對Z-pin植入長度不一致導(dǎo)致其承載不均衡、Z-pin屈曲和 Z-pin從面板拔出等因素引起的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能衰減進行機理分析，論證引起性能折減的各個因素影響因子，得到該夾層結(jié)構(gòu)的剛度、強度等效計算模型的解析式。完善X-cor夾層結(jié)構(gòu)工程設(shè)計方法，解決了基于經(jīng)典力學(xué)原理建立的力學(xué)計算模

3、型過于理想化的問題。
　　通過橋聯(lián)力試驗和Z-pin從泡沫拔脫試驗來研究X-cor夾層結(jié)構(gòu)中Z-pin的界面性能，闡述了 Z-pin界面工作原理以及粘結(jié)機理，為該夾層結(jié)構(gòu)細觀受力機理有限元分析方法提供理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，提出X-cor夾層結(jié)構(gòu)分離式有限元模型，引入雙彈簧聯(lián)結(jié)單元來模擬Z-pin的界面力學(xué)性能。平行于 Z-pin單元接觸面的彈簧模擬計算界面相對滑移和粘接應(yīng)力，垂直于單元接觸面的彈簧模擬泡沫對 Z-pin屈曲提供的橫

4、向彈性支撐。對橋聯(lián)力試驗進行數(shù)值模擬仿真，試驗數(shù)據(jù)與數(shù)值分析結(jié)果吻合性較好，表明用非線性彈簧單元來模擬 Z-pin界面力學(xué)性能是可行的。分離式模型實現(xiàn)了X-cor夾層結(jié)構(gòu)力學(xué)行為和界面失效的有限元仿真計算。
　　基于Abaqus平臺，引入Crushable Foam泡沫彈塑性本構(gòu)，采用考慮幾何非線性的有限元法研究 Z-pin夾層及 X-cor夾層結(jié)構(gòu)的屈曲和后屈曲行為，模擬了結(jié)構(gòu)受載后從彈性變形到破壞的全過程，填補了X-cor夾層