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棕榈纤维弹性材料的基础研究及优化设计

发布时间:2018-11-24 10:54
【摘要】:二十世纪以来,环境污染、能源短缺等问题已经恶化到影响人类社会持续发展的程度,全世界对于发展新型绿色工业、实现可持续发展的呼声越来越高。棕榈作为一种绿色环保、来源广泛的植物材料,使用历史悠久,如今人类又重新将目光投向了它。当前,对棕榈的工业应用主要停留在经验层面,缺乏系统的研究。因此本文以棕榈纤维及其制品棕榈床垫为研究对象,开展对纤维结构特性的研究以及棕榈床垫的优化,为进一步扩大棕榈的应用范围提供可能性。本文的主要工作包括以下几个方面:首先,根据工业设备生产的片状纤维结构的特点,选取具有代表性的多孔结构胞元,采用等效理论,推导了其弹性模量参数;结合相关实验,对片状结构的力学性能的影响因素进行了分析。其次,建立了三角形和梯形波纹夹芯结构的力学等效模型,导出了结构等效弹性模量的计算公式;利用ANSYS有限元分析软件,选取定量参数,对两种夹芯结构的模量参数进行计算并同理论推导对照;运用材料力学和板壳力学理论,推导了硬夹芯各向同性板、硬夹芯正交异性板、厚面层硬夹芯板的刚度计算公式以及等效重量计算公式。再次,通过对床垫支撑层试样进行压缩实验,获得压缩应力应变曲线和强度、模量等数据,分析厚度、密度、喷胶浓度和胶的种类等因素对于床垫支撑层力学性能的影响。最后,从结构轻量化的角度,分析了夹芯结构承载情况下的多约束条件,构建多约束优化模型,运用相关优化算法,解决工程问题。
[Abstract]:Since the 20th century, environmental pollution, energy shortage and other problems have worsened to the extent of affecting the sustainable development of human society. The voice of the world for the development of new green industries and the realization of sustainable development is increasingly high. As a green and widely used plant material, palm has been used for a long time. At present, the industrial application of palm mainly stays at the level of experience and lacks systematic research. Therefore, this paper takes palm fiber and its product palm mattress as the research object, carries out the research on the fiber structure characteristics and the optimization of the palm mattress, and provides the possibility for further expanding the application scope of the palm. The main work of this paper includes the following aspects: firstly, according to the characteristics of sheet fiber structure produced by industrial equipment, the typical porous structure cell is selected, and the elastic modulus parameters are deduced by using equivalent theory; The influence factors of mechanical properties of flake structure were analyzed. Secondly, the mechanical equivalent models of triangular and trapezoidal corrugated sandwich structures are established, and the formulas for calculating the equivalent elastic modulus of the structures are derived. The modulus parameters of the two sandwich structures are calculated by using ANSYS finite element analysis software and the quantitative parameters are selected and compared with the theoretical derivation. Based on the theory of material mechanics and shell mechanics, the calculation formulas of stiffness and equivalent weight of isotropic plate with hard sandwich core, orthotropic plate with hard sandwich core and thick layer hard sandwich plate are derived. Thirdly, the compressive stress-strain curve, strength and modulus of the mattress support layer were obtained by the compression experiment. The effects of thickness, density, adhesive concentration and adhesive type on the mechanical properties of the mattress support layer were analyzed. Finally, from the point of view of structural lightweight, the multi-constraint conditions of sandwich structure are analyzed, the optimization model of multi-constraint is constructed, and the engineering problems are solved by using the relevant optimization algorithm.
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TS102.2;TB33

【参考文献】

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本文编号:2353415

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