夾芯結(jié)構(gòu)復合材料彈性力學性能預測與試驗研究.pdf

1、夾芯結(jié)構(gòu)復合材料以其輕質(zhì)、高強及一系列功能性等優(yōu)點而得到研究者的青睞。隨著夾芯結(jié)構(gòu)在工程上的廣泛應用，尤其是在航空、航天和航海領(lǐng)域上應用范圍的不斷擴大，對其力學性能的分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計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)復合材料為研究對象，通過對現(xiàn)有理論研究的分析總結(jié)，推導并驗證了兩種夾芯結(jié)構(gòu)復合材料的等效力學模型。
　　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)復合材料的特點，選取其具有代表性的胞元，對

2、兩種夾芯結(jié)構(gòu)進行力學分析，推導了其彈性模量的等效表達式，包括面內(nèi)及面外楊氏模量、剪切模量、泊松比和相當密度。
　　其次，利用有限元計算方法，以當前廣泛應用于復合材料性能研究的大型通用有限元軟件——ANSYS作為平臺，對波紋芯材夾芯結(jié)構(gòu)和格構(gòu)芯材夾芯結(jié)構(gòu)復合材料分別建立實體有限元模型，通過計算機數(shù)值模擬計算，對兩種夾芯結(jié)構(gòu)的相關(guān)力學性能進行模擬。通過選定具體的幾何尺寸和材料參數(shù)，模擬計算出兩種夾芯結(jié)構(gòu)的彈性模量、剪切模量和泊松比，將

3、模擬計算結(jié)果與理論推導的計算結(jié)果比較，驗證了等效力學模型的合理性和準確性。
　　最后，從夾芯結(jié)構(gòu)的實際情況出發(fā)，對波紋芯材夾芯結(jié)構(gòu)和格構(gòu)芯材夾芯結(jié)構(gòu)復合材料進行了相關(guān)力學性能試驗，測量了結(jié)構(gòu)的彈性模量。將試驗結(jié)果與理論計算結(jié)果對比，再次驗證了針對兩種夾芯結(jié)構(gòu)建立的等效力學模的正確性，確保其具有一定的可行性。
　　從計算機仿真模擬結(jié)果和試驗研究得到的結(jié)果來看，本文提出的針對波紋芯材夾芯結(jié)構(gòu)和格構(gòu)芯材夾芯結(jié)構(gòu)復合材料的等效力學模