产品多面体夹芯结构体胞演变机理与抗撞性设计优化研究

发布时间：2019-10-24 00:00

【摘要】：夹芯结构具有吸能稳定、比刚强度高等特性,因而广泛应用于航空、航天、船舶、车辆等领域。针对现有夹芯结构较少考虑夹芯体胞几何构型演变过程及体胞空间分布对结构整体性能影响趋势分析的问题,本文基于折纸几何的基本原理提出了一种产品多面体夹芯结构体胞的几何构型演变方法及产品多面体夹芯结构拓扑构型设计方法,并分析了体胞演变过程对产品多面体夹芯结构整体性能的影响趋势。论文的主要研究内容包括:第一章综述了本文研究背景及意义,概述了产品多面体夹芯结构体胞几何构型、折纸技术以及夹心结构碰撞吸能特性的研究现状,指出了现有研究的不足,阐述了本文的研究意义,介绍了全文的研究内容和结构框架。第二章针对产品多面体夹芯结构体胞在折纸设计时一般位置折痕定位较复杂的问题,提出了基于区间划分的一般位置点及一般位置折痕的定位方法,并提出了一种基于折纸几何的产品多面体夹芯结构体胞演变方法,对变换出的一般结构的棱锥体胞和棱台体胞进行演变参数的关联简化,得到正则产品多面体夹芯结构体胞的演化方式;根据产品多面体夹芯结构体胞的演化规律,提出了一种异形产品多面体夹芯结构体胞的演化方式,丰富了夹芯产品多面体夹芯结构体胞的类型。第三章针对产品多面体夹芯结构设计过程忽略体胞形状和尺寸演变的问题,根据不同类型的产品多面体夹芯结构体胞的形状、尺寸演变特征,定义了基于各类产品多面体夹芯结构体胞空间嵌套关系的产品多面体夹芯结构拓扑构型设计方法。第四章针对忽略体胞演变过程对夹芯结构吸能特性影响趋势的问题,建立了产品多面体夹芯结构碰撞仿真模型,分析了冲击角度、形状和尺寸的演变参数对产品多面体夹芯结构碰撞吸能特性的影响,得到了产品多面体夹芯结构吸能特性-演变参数响应曲线,缩小了产品多面体夹芯结构抗撞性优化模型设计变量的取值区间,提高了优化速度。第五章结合工程应用实例,构建了含抗冲击性能优异的产品多面体夹芯结构的多面体夹层壁板,应用到工程产品受冲击部位中,完成了原结构与含产品多面体夹芯结构新部件的抗冲击响应对比分析,验证了方法的有效性。第六章对全文工作进行了总结,为后续研究思路和方向进行了展望。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB472

【参考文献】