碳/环氧梯度点阵复合材料夹芯梁的设计与力学性能研究
发布时间：2021-07-06 13:51
为了减轻飞行器的重量并提高其承载能力,发展先进轻质材料,实现结构的轻量化和多功能化是迫切需要解决的科学问题。复合材料点阵结构作为一种先进的多孔轻质结构,由于具有轻量化及多功能化特性,被公认为是航天航空事业中最有潜力的新型材料之一。但传统的点阵结构均是由周期性单胞构成的均匀结构,在承受非均匀载荷的条件下,不能充分发挥其承载效率。飞行器飞行过程中其外层结构往往受到的是集中载荷或非均匀载荷,为了进一步提高飞行器的承载能力,本文基于仿生学原理,提出了一种新型的梯度点阵复合材料夹芯结构,采用理论分析、数值模拟和实验测试相结合的方法,对纵向和横向梯度点阵复合材料夹芯梁的弯曲和振动性能进行系统的研究,具体内容如下:1.首次提出了梯度点阵的概念,通过改变单胞长度和芯子杆宽度的方法设计了两种纵向梯度点阵夹芯梁。基于Allen夹芯梁变形假设,建立了梯度夹芯梁的力学模型,推导了该结构在弯曲载荷作用下强度和刚度的理论预报公式。改进传统制备方法,提出一种能够快速成型的自动切割及热压一体化工艺实现了结构的制备,并开展了相应的弯曲实验,验证理论的正确性。研究了纵向梯度点阵夹芯梁几何参数和梯度分布对其弯曲性能的影响,...
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
鸟翅膀小梁骨解剖图
、屏蔽电磁辐射、吸收碰撞能量等功能[22-37]。三维点阵结构拓扑构金字塔[38-42]、四面体[43,44]、八面体[45]和 Kagome[46-49]等，如图 1-3 点阵夹芯结构除了具备多功能性外，其力学性能也明显优于泡沫夹统泡沫夹芯结构的胞元壁较薄，因此其抗弯曲强度很低，而点阵结殊的空间构型使结构在弯曲变形过程中芯子杆件主要发生拉伸和压此可以显著的提高结构的强度。
典型的二维夹芯结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]FREE VIBRATION ANALYSIS OF LATTICE SANDWICH BEAMS UNDER SEVERAL TYPICAL BOUNDARY CONDITIONS[J]. Jia Lou,Bing Wang,Li Ma,Linzhi Wu. Acta Mechanica Solida Sinica. 2013(05)
[2]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)
[3]一阶和二阶金字塔点阵材料等效弹性参数研究[J]. 韩福娥,陈常青,沈亚鹏. 固体力学学报. 2011(S1)
[4]碳纤维增强金字塔点阵夹芯结构的抗压缩性能[J]. 王兵,吴林志,杜善义,孙雨果,马力. 复合材料学报. 2010(01)
[5]Fabrication and Testing of Carbon Fiber Reinforced Truss Core Sandwich Panels[J]. Bing Wang,Linzhi Wu,Li Ma,Qiang Wang and Shanyi Du Center for Composite Materials,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China. Journal of Materials Science & Technology. 2009(04)
[6]夹芯结构的设计及制备现状[J]. 吴林志,泮世东. 中国材料进展. 2009(04)
[7]格栅结构力学性能研究进展[J]. 范华林,金丰年,方岱宁. 力学进展. 2008(01)
[8]轻质多孔材料研究进展[J]. 杨亚政,杨嘉陵,曾涛,方岱宁. 力学季刊. 2007(04)
[9]先进复合材料格栅结构（AGS）应用与研究进展[J]. 杜善义,章继峰,张博明. 航空学报. 2007(02)
[10]先进复合材料与航空航天[J]. 杜善义. 复合材料学报. 2007(01)
博士论文
[1]复合材料点阵夹芯结构的弯曲、屈曲和振动特性研究[D]. 娄佳.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]金字塔金属点阵夹芯结构的制备及力学性能研究[D]. 张蒙.哈尔滨工业大学 2014
[2]变截面细长压杆失稳基本理论的研究[D]. 谢扬波.重庆大学 2009
本文编号：3268362
【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
鸟翅膀小梁骨解剖图
、屏蔽电磁辐射、吸收碰撞能量等功能[22-37]。三维点阵结构拓扑构金字塔[38-42]、四面体[43,44]、八面体[45]和 Kagome[46-49]等，如图 1-3 点阵夹芯结构除了具备多功能性外，其力学性能也明显优于泡沫夹统泡沫夹芯结构的胞元壁较薄，因此其抗弯曲强度很低，而点阵结殊的空间构型使结构在弯曲变形过程中芯子杆件主要发生拉伸和压此可以显著的提高结构的强度。
典型的二维夹芯结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]FREE VIBRATION ANALYSIS OF LATTICE SANDWICH BEAMS UNDER SEVERAL TYPICAL BOUNDARY CONDITIONS[J]. Jia Lou,Bing Wang,Li Ma,Linzhi Wu. Acta Mechanica Solida Sinica. 2013(05)
[2]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)
[3]一阶和二阶金字塔点阵材料等效弹性参数研究[J]. 韩福娥,陈常青,沈亚鹏. 固体力学学报. 2011(S1)
[4]碳纤维增强金字塔点阵夹芯结构的抗压缩性能[J]. 王兵,吴林志,杜善义,孙雨果,马力. 复合材料学报. 2010(01)
[5]Fabrication and Testing of Carbon Fiber Reinforced Truss Core Sandwich Panels[J]. Bing Wang,Linzhi Wu,Li Ma,Qiang Wang and Shanyi Du Center for Composite Materials,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China. Journal of Materials Science & Technology. 2009(04)
[6]夹芯结构的设计及制备现状[J]. 吴林志,泮世东. 中国材料进展. 2009(04)
[7]格栅结构力学性能研究进展[J]. 范华林,金丰年,方岱宁. 力学进展. 2008(01)
[8]轻质多孔材料研究进展[J]. 杨亚政,杨嘉陵,曾涛,方岱宁. 力学季刊. 2007(04)
[9]先进复合材料格栅结构（AGS）应用与研究进展[J]. 杜善义,章继峰,张博明. 航空学报. 2007(02)
[10]先进复合材料与航空航天[J]. 杜善义. 复合材料学报. 2007(01)
博士论文
[1]复合材料点阵夹芯结构的弯曲、屈曲和振动特性研究[D]. 娄佳.哈尔滨工业大学 2013
硕士论文
[1]金字塔金属点阵夹芯结构的制备及力学性能研究[D]. 张蒙.哈尔滨工业大学 2014
[2]变截面细长压杆失稳基本理论的研究[D]. 谢扬波.重庆大学 2009
本文编号：3268362
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