复合材料夹芯结构的逐层/实体方法研究
发布时间：2021-04-01 22:23
本文采用逐层/实体元法（Layerwise/Solid-Element,LW/SE）,研究了夹芯结构在不同边界条件下的静力与自由振动问题,并基于逐层/实体元法的动态子结构法分析了夹芯结构的自由振动特性。具体的研究内容包括以下三个方面:首先,采用LW/SE方法分析了单层点阵夹芯结构。利用逐层理论和三维实体有限元法分别建立面板的控制方程和芯体的控制方程。然后根据面板和芯体连接区域的位移协调和内力平衡条件,将面板和芯子的控制方程耦合为夹芯结构的总体控制方程,并将其应用于点阵夹芯结构的静力和自由振动特性分析。基于MSC.patran软件建立了该夹芯结构的三维有限元模型,并利用MSC.Nastran软件求解,验证了LW/SE分析单层点阵夹芯结构的有效性。并且研究了不同厚度的面板和复合材料面板对夹芯结构的静力和自由振动特性的影响。然后,将LW/SE方法推广应用到双层和多层夹芯结构的静动力分析问题中,建立了双层和多层夹芯结构的总体控制方程。鉴于双层蜂窝夹芯结构的结构较复杂,在建模过程中采取两种局部建模的方式以便减少计算量,其分析结果与全局建模的分析结果进行对比。数值验证表明:LW/SE能够实现对多层...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单层和多层夹芯结构
sin yn ，故根据图2.2，可以得到边界的法向和切向位移可用整体位移表示为：sxknkyksyknkxkununuununu211111 (2.8)图 2.2 复合材料层合板的边界将式(2.5)，式(2.6)和式(2.7)，带入Hamilton原理中，可得：0, 1 , 2 , 1 , 201, 3 , 33 , 3 , , 3 3 , 3 , , 33 2 110 ( )d( ) ( )] dTNTx y xy xyk x k k y k k y k k x kkyz xzk y k k x kx xy y xyke e x ke e y x k ke e y ke e x y kz yz xzk k k k k kxk x kU V M tN u N u N u N uK u K uM u M u u M u M u uQ u Q u Q u AN n u 2 1 23 33 , 3 , 3 3 , 3 , 31 1 2 2 3 3, 11 13 3( ) ( ) d( ) d( )d dy xy xyk y k k y k k x kyz xzk y k k x kx xy y xyke e x ke k y x k ke e y ke e x y kNke k k k k k kk eNb tN n u N n u N n uK n u K n uM u M u n u M u M u n u sI u u u u u u Aq u q u x 1 1 31( ) d dNnn n ns s nk k k k k kky N u N u Q u s t (2.9)将上式中的虚位移kkkuuu123 , , 提出，重新整理?
3.1.1 芯体结构的控制方程本小节采用三维实体有限元法建立芯体的控制方程。夹芯结构的芯体结构采用等参数六面体单元离散，在局部坐标下，单元共8个节点，如图3.1所示，其形函数为：1(1 )(1 )(1 )8i i i iN (3.1)图 3.1 八结点的六面体单元式中，η、ξ和ζ分别为单元的局部坐标，在 1 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 2 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 3 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 4 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 5 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 6 节点处
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞行器结构用复合材料四大核心技术及发展[J]. 王绍凯,马绪强,李敏,顾轶卓,张佐光. 玻璃钢/复合材料. 2014(09)
[2]航空航天复合材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(04)
[3]碳纤维增强点阵夹芯结构的屈曲强度[J]. 张磊,邱志平. 航空动力学报. 2013(03)
[4]一种改进的固定界面模态综合法[J]. 王缅,郑钢铁. 宇航学报. 2012(03)
[5]碳纤维复合材料金字塔点阵结构制备工艺及力学性能研究[J]. 熊健,马力,杨金水,吴林志. 固体力学学报. 2011(S1)
[6]Mechanical Response of All-composite Pyramidal Lattice Truss Core Sandwich Structures[J]. Ming Li1,2),Linzhi Wu2),Li Ma2),Bing Wang2) and Zhengxi Guan1) 1) No.201 Faculty,Xi an Research Institute of High-tech,Xi an 710025,China 2) Center for Composite Materials,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China. Journal of Materials Science & Technology. 2011(06)
[7]模态综合法在ANSYS中的应用[J]. 宋景涛,方明霞. 计算机辅助工程. 2007(03)
[8]轻质高强点阵材料及其力学性能研究进展[J]. 范华林,杨卫. 力学进展. 2007(01)
[9]模态分析与动态子结构方法新进展[J]. 向树红,邱吉宝,王大钧. 力学进展. 2004(03)
[10]有阻尼结构线性振动系统的模态综合[J]. 陈国平,韦勇. 振动工程学报. 2003(04)
博士论文
[1]地基土—高层建筑相互作用的动态子结构法[D]. 王菲.天津大学 2010
硕士论文
[1]基于动态子结构法的异形桥梁动力特性研究[D]. 王燕华.吉林大学 2014
[2]舵机—基座动力模型建立及动态子结构分析[D]. 宋景涛.同济大学 2008
[3]固定界面模态综合法的理论分析[D]. 安方.南京航空航天大学 2008
本文编号：3114058
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单层和多层夹芯结构
sin yn ，故根据图2.2，可以得到边界的法向和切向位移可用整体位移表示为：sxknkyksyknkxkununuununu211111 (2.8)图 2.2 复合材料层合板的边界将式(2.5)，式(2.6)和式(2.7)，带入Hamilton原理中，可得：0, 1 , 2 , 1 , 201, 3 , 33 , 3 , , 3 3 , 3 , , 33 2 110 ( )d( ) ( )] dTNTx y xy xyk x k k y k k y k k x kkyz xzk y k k x kx xy y xyke e x ke e y x k ke e y ke e x y kz yz xzk k k k k kxk x kU V M tN u N u N u N uK u K uM u M u u M u M u uQ u Q u Q u AN n u 2 1 23 33 , 3 , 3 3 , 3 , 31 1 2 2 3 3, 11 13 3( ) ( ) d( ) d( )d dy xy xyk y k k y k k x kyz xzk y k k x kx xy y xyke e x ke k y x k ke e y ke e x y kNke k k k k k kk eNb tN n u N n u N n uK n u K n uM u M u n u M u M u n u sI u u u u u u Aq u q u x 1 1 31( ) d dNnn n ns s nk k k k k kky N u N u Q u s t (2.9)将上式中的虚位移kkkuuu123 , , 提出，重新整理?
3.1.1 芯体结构的控制方程本小节采用三维实体有限元法建立芯体的控制方程。夹芯结构的芯体结构采用等参数六面体单元离散，在局部坐标下，单元共8个节点，如图3.1所示，其形函数为：1(1 )(1 )(1 )8i i i iN (3.1)图 3.1 八结点的六面体单元式中，η、ξ和ζ分别为单元的局部坐标，在 1 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 2 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 3 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 4 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 5 节点处，则 1i 、 1i 、 1i ；在 6 节点处
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞行器结构用复合材料四大核心技术及发展[J]. 王绍凯,马绪强,李敏,顾轶卓,张佐光. 玻璃钢/复合材料. 2014(09)
[2]航空航天复合材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(04)
[3]碳纤维增强点阵夹芯结构的屈曲强度[J]. 张磊,邱志平. 航空动力学报. 2013(03)
[4]一种改进的固定界面模态综合法[J]. 王缅,郑钢铁. 宇航学报. 2012(03)
[5]碳纤维复合材料金字塔点阵结构制备工艺及力学性能研究[J]. 熊健,马力,杨金水,吴林志. 固体力学学报. 2011(S1)
[6]Mechanical Response of All-composite Pyramidal Lattice Truss Core Sandwich Structures[J]. Ming Li1,2),Linzhi Wu2),Li Ma2),Bing Wang2) and Zhengxi Guan1) 1) No.201 Faculty,Xi an Research Institute of High-tech,Xi an 710025,China 2) Center for Composite Materials,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China. Journal of Materials Science & Technology. 2011(06)
[7]模态综合法在ANSYS中的应用[J]. 宋景涛,方明霞. 计算机辅助工程. 2007(03)
[8]轻质高强点阵材料及其力学性能研究进展[J]. 范华林,杨卫. 力学进展. 2007(01)
[9]模态分析与动态子结构方法新进展[J]. 向树红,邱吉宝,王大钧. 力学进展. 2004(03)
[10]有阻尼结构线性振动系统的模态综合[J]. 陈国平,韦勇. 振动工程学报. 2003(04)
博士论文
[1]地基土—高层建筑相互作用的动态子结构法[D]. 王菲.天津大学 2010
硕士论文
[1]基于动态子结构法的异形桥梁动力特性研究[D]. 王燕华.吉林大学 2014
[2]舵机—基座动力模型建立及动态子结构分析[D]. 宋景涛.同济大学 2008
[3]固定界面模态综合法的理论分析[D]. 安方.南京航空航天大学 2008
本文编号：3114058
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