复合材料波纹夹层圆柱壳设计及轴压性能
本文选题:圆柱壳 + 波纹夹层结构 ; 参考:《复合材料学报》2016年02期
【摘要】:结构轻量化是航空航天发展的永恒主题,波纹夹层圆柱壳作为常见的轻质结构形式,在航空航天领域具有很大的发展空间。采用模具热压法,制备出纵向和环向碳纤维复合材料波纹夹层圆柱壳,其中芯子整体成型,面板分瓣制备。采用经典板壳屈曲理论,分析纵向和环向波纹夹层圆柱壳的轴压力学性能,得到了欧拉屈曲、整体屈曲、局部屈曲和面板压溃4种失效模式下的极限载荷理论公式。绘制出结构的失效机制图,直观显示出了失效模式与试件尺寸之间的关系。通过对纵向和环向波纹夹层圆柱壳的轴向压缩试验,获得了结构的载荷-位移曲线及局部屈曲和面板压溃2种失效模式。结果表明:纵向波纹夹层圆柱壳的轴向承载能力及载荷/质量效率优于环向波纹夹层圆柱壳,在一定范围内增加圆柱壳面板的厚度、减小圆柱壳的高度可提高结构的载荷/质量效率。
[Abstract]:Structural lightweight is the eternal theme of aerospace development. Corrugated sandwich cylindrical shell, as a common light structure, has a great space for development in the field of aerospace. Longitudinal and circumferential carbon fiber composites corrugated sandwich cylindrical shells were fabricated by hot pressing method. Based on the classical theory of plate and shell buckling, the axial compressive mechanical properties of longitudinal and toroidal corrugated sandwich cylindrical shells are analyzed. The theoretical formulas of ultimate load are obtained under four failure modes: Euler buckling, global buckling, local buckling and plate crushing. The failure mechanism of the structure is drawn and the relationship between the failure mode and the size of the specimen is shown intuitively. Through axial compression tests of longitudinal and toroidal corrugated sandwich cylindrical shells, the load-displacement curves and two failure modes of local buckling and slab crushing are obtained. The results show that the axial bearing capacity and load / mass efficiency of longitudinal corrugated sandwich cylindrical shells are better than that of annular corrugated sandwich cylindrical shells, and the thickness of cylindrical shell panels is increased in a certain range. The load / mass efficiency of the structure can be improved by reducing the height of the cylindrical shell.
【作者单位】: 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所;
【基金】:国家自然科学基金(11302060) 哈尔滨工业大学创新基金(HIT.NSRIF.2014025) 特种环境复合材料技术重点实验室开放基金(BAQQ5780000515)
【分类号】:TB33
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,本文编号:1953579
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