长厚比对正六边形铝蜂窝夹层板等效板模型动力学计算精度的影响

为提高正六边形铝蜂窝夹层板的数值计算精度,研究了长厚比对其等效板模型动力学计算精度的影响。针对芯层均匀壁厚的正六边形铝蜂窝夹层板,首先研究了它的等效板模型,包括Reissner理论模型、蜂窝板理论模型和层合板低阶剪切理论模型;然后,将等效板模型与精细化模型相同模态振型的模态频率进行比较,分析了长厚比对等效板模型动力学计算精度的影响。结果表明:芯层均质化后模型模态频率的计算误差很小;层合板低阶剪切理论模型是计算精度较高的等效板模型;Reissner理论模型在长厚比为7.37时计算精度最低,蜂窝板理论模型对厚板的计算精度比薄板低,层合板低阶剪切理论模型对厚板的计算精度比薄板高。      

含压电致动器的四结点矩形复合材料夹层板单元

依据Hoff型夹层板理论以及纤维增强型复合材料和压电致动器的本构关系,首次建立了每个结点具有7个位移自由度的含压电致动器的四结点矩形复合材料夹层板单元.数值算例表明,方法具有良好的计算精度.     

以正交铺设层合板为面板的夹层板的临界载荷

本文求解了简支边界条件下,以正交铺设层合板为面板的复合材料夹层板在总体对称铺设和总体反对称铺设情况下的稳定问题。导出了这类夹层板对应于Hoff型夹层板理论的临界载荷计算式,并简要分析了面板耦合刚度对临界载荷的影响。      

复合材料夹层板壳一种等效分析方法

本文研究了复合材料夹层板壳的一种等效分析方法,首先由壳体理论导出了夹层板壳的内力和位移表达式,通过与各向异性单层板壳理论的比较,提出了二者等效的条件,从而把夹层板壳问题简化为一个等效各向异性单层板壳问题,这用有限元法很容易求解,并对一个工程实例进行了计算,证实了该方法的有效性。      

复合材料夹层板壳一种等效分析方法

本文研究了复合材料夹层板壳的一种等效分析方法,首先由壳体理论导出了夹层板壳的内力和位移表达式,通过与各向异性单层板壳理论的比较,提出了二者等效的条件,从而把夹层板壳问题简化为一个等效各向异性单层板壳问题,这用有限元法很容易求解,并对一个工程实例进行了计算,证实了该方法的有效性。     

纸瓦楞夹层板的压缩变形与塑性吸能特性研究

目的研究在不同压缩速率下纸瓦楞夹层板的压缩变形与塑性吸能特性。方法利用Hoff夹层板、正交各向异性弹性薄板理论和工程梁理论,研究瓦楞夹层板的横向压缩位移,分析瓦楞芯层的压缩变形模式及塑性吸能特性,提出芯层结构的压溃强度模型,并通过静态压缩实验进行对比分析。结果B型、C型纸瓦楞夹层板的压溃强度理论预测值分别为0.1195,0.0612 MPa,在1,12,18,48 mm/min的压缩速率下,B型纸瓦楞夹层板的压溃强度分别为0.1011,0.1071,0.1048,0.1075 MPa,C型纸瓦楞夹层板的压溃强度分别为0.0462,0.0640,0.0475,0.0451 MPa。结论低应变率(低压缩率)条件下,纸瓦楞夹层板的横向压缩性能影响基本不变,弹性强度、屈服强度、压溃强度等基本相同。对于相同的材质,几何参数对纸瓦楞夹层板的压缩性能和塑性吸能影响较大。     

橡胶芯夹层板隔声特性研究

基于夹层板的Hoff理论和声学反射、透射和辐射机理，建立了声振理论模型，结合模态函数的正交性及流-固耦合边界条件求解了声振耦合系统方程。再根据声场的特性，建立了混合声场下夹层板的隔声量表达式。最后，用数值方法研究了芯层的损耗因子、厚度、弹性模量，以及平面尺寸对夹层板隔声量的影响，对工程应用有一定的参考价值。     

正交异性蜂窝夹层板动、静力学问题的等效分析方法

本文基于低阶剪切理论, 提出了正交各向异性蜂窝夹层板的一种等效分析方法, 得到等效板的工程常数和密度, 解决了国际上公认的大型有限元通用程序如NA STRAN 等不能直接计算蜂窝夹层板动、静力学问题的难题, 理论验证结果表明, 等效方法具有高精度的近似。     

弹力型瓦楞纸板衬垫振动特性有限元分析

根据弹力型双瓦楞纸板衬垫的夹层板结构特征,建立单层、双层、3层弹力型AB双瓦楞纸板衬垫的有限元模型,利用ANSYS软件分析衬垫结构的第一阶固有频率,并与Hoff夹层板理论计算结果、振动试验结果比较,第一阶固有频率和振型基本一致.     

复合材料夹层板单向受弯应力分析

基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形Zigzag夹层板理论,运用有限元方法分析了木质芯材-玻璃纤维增强聚合物（Glass Fiber Reinforced Polymer,下文缩写为GFRP）面板增强层、木芯材-GFRP竹混合增强层、以及泡沫芯材-GFRP面板增强层三种由真空导入工艺制作的复合材料夹层板;以米塞斯应力屈服准则为依据计算了特征点极限荷载,提出层间应力差作为树脂层的计算依据;考虑到根据本构模型直接由有限元法求得的位移获得的横向剪应力精度较低,采用基于应力平衡方程的最小二乘法计算了夹层板横向剪应力。对比实验和等效截面法的分析结果表明,基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形zigzag理论有限元分析法对于硬质和软质芯材复合材料夹层板都是十分有效的、实用的分析方法,适合于精细化分析和设计;等效截面法对于硬质芯材复合材料夹层板具有一定准确性,适合于初步分析和设计。     

基于高阶剪切理论的复合材料格栅夹层板弯曲特性

基于高阶剪切弯曲理论,对含有软质芯材的复合材料格栅夹层板的弯曲特性进行了理论研究。基于能量法,推导了含有软质芯材的复合材料格栅的等效弹性参数计算式;基于高阶剪切弯曲理论,推导了夹层板的弯曲平衡微分方程,并采用Navier方法,给出了分布载荷作用下四边简支、上下表层为对称正交铺层的夹层板弯曲问题的理论解;用算例对典型格栅夹层板的理论解和有限元仿真解进行了对比,两者误差为7.1%,验证了本文理论方法的正确性;并分析了夹层板跨厚比、格栅厚度、格栅复合材料铺层角度、格栅间距等参量对含有软质芯材的典型复合材料格栅夹层板弯曲挠度的影响规律。      

四边固支铝基蜂窝夹层板弯曲自由振动分析

基于经典叠层板理论, 将铝基蜂窝芯层等效为一正交异性层, 等效弹性参数由修正后的Gibson公式得出, 对四边固支薄蜂窝夹层板弯曲振动的固有频率进行了理论推导, 研究了蜂窝夹层板厚度、 芯层板厚度对蜂窝夹层板固有频率的影响。同时利用有限元软件计算了相应参数下的固有频率。计算结果表明, 经典叠层板理论可以较准确的计算四边固支蜂窝夹层板的固有频率。      

蜂窝夹芯板表面加工的平整度分析

蜂窝夹芯结构具有高的比强度、比刚度以及质量轻等优点,被广泛应用于航空航天领域。因此,对其进行力学特性分析具有理论研究和工程应用价值。针对卫星常用的蜂窝夹芯结构板,实验测得夹芯板的表面平整度。根据理论推导得出蜂窝夹芯结构的等效材料参数,利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran进行蜂窝夹芯板的表面平整度分析。对比发现,实验结果和计算分析结果相差为5.9%,表明理论推导的可行性。根据三明治等效理论,提出建立常用规格的蜂窝的等效参数的等效系数库,便于蜂窝夹芯结构的工程应用。     

不同边界条件下波纹夹芯板的自由振动特性

波纹夹芯板作为一种特殊的复合材料结构,边界条件对其振动特性有重要影响。根据不同剪切方式下的剪切变形理论和基尔霍夫经典板理论(CLPT),利用Hamilton原理建立波纹夹芯板的动力学方程。其中,波纹芯层等效成各向异性均质体。根据四边简支、四边固支、对边简支和固支、一边固支三边简支的边界条件,推导出位移形式的偏微分动力学方程。求解得到波纹夹芯板在不同边界条件下自由振动的固有频率,与有限元仿真结果进行对比,验证了理论结果的正确性。在此基础上,基于指数剪切变形理论(ESDT),分析了不同边界条件下波纹夹芯板的基频随材料参数和结构几何参数的变化规律。结果表明,材料和几何参数对不同边界条件下波纹夹芯板的振动特性有重要影响。相关研究结果将对波纹夹芯板在工程应用中的减振设计及优化分析提供一定的理论依据。      

SPH evaluation of out-of-plane peak force transmitted during a hypervelocity impact

Smooth particle hydrodynamics (SPH) technique is applied to simulate a hypervelocity impact of an aluminum sphere on a simple aluminum target and on a honeycomb structure sandwich panel in order to provide a useful input to Finite Element Model or Statistical Energy Model on evaluating the vibration environment induced by the projectile on the target. The impact velocity range lays between 4 and 5 km/s. Different approaches have been analyzed. At first, the application of SPH technique for direct calculation of the vibration environment is described. Then the calculation of equivalent force impulse is evaluated. Two strategies have been applied: shear stress analysis and momentum calculation using drift velocity measurement. Momentum approach revealed to be the most convenient and reliable method. Results for an aluminum plate and a honeycomb sandwich panel are reported and compared to results of experiments and Finite Element Analysis.     

多级三角形格栅夹芯板力学分析

为了提高点阵复合材料结构的轻质高强力学特征,尤其提高其抗屈曲性能,设计了一种新型的多级三角形格栅夹芯板结构。根据等效连续介质力学方法提出了多级三角形格栅夹芯板的等效计算理论,预测了拉伸主导型多级三角形格栅夹芯板结构的等效弹性模量以及等效抗弯刚度。分析了侧压条件下多级三角形格栅夹芯板的弹性屈曲载荷和强度破坏模式。在理论模型的基础上绘制了侧压条件下多级三角形格栅夹芯板结构的失效模式图,指出了结构破坏模式与多级三角形格栅夹芯板尺寸之间的对应关系。研究表明:具有工字型截面的多级三角形格栅夹芯板结构相比于传统矩形截面格栅结构具有更高的抗弯刚度和弹性屈曲载荷,是一种性能更加优越的轻质高强点阵结构。      

Fundamental frequency and design of the CFCF composite sandwich plate

The design efficiency of sandwich panels is often associated with the value of fundamental frequency. This paper investigates the free vibrations of rectangular sandwich plates having two adjacent edges fully clamped and the remaining two edges free (CFCF). The vibration analysis is performed by applying Hamilton’s principle in conjunction with the first-order shear deformation theory. The analytical solution determining the fundamental frequency of the plate is obtained using the generalised Galerkin method and verified by comparison with the results of finite element modal analysis. The approach developed in the paper and equations obtained are applied to the design of sandwich plates having composite facings and orthotropic core. Design charts representing the effects of the thickness of the facings and core on the mass of composite sandwich panel for a given value of the fundamental frequency are obtained.     

Response of composite sandwich panels with transversely flexible core to low-velocity transverse impact: A new dynamic model

A new computational procedure based on improved higher order sandwich plate theory (IHSAPT) and two models representing contact behavior between the impactor and the panel are adopted to study the low velocity impact phenomenon of sandwich panels comprising of a transversely flexible core and laminated composite face-sheets. The interaction between the impactor and the panel is modeled with the help of a new system having three-degrees-of-freedom, consisting of spring–mass–damper–dashpot (SMDD) or spring–mass–damper (SMD). The effects of transverse flexibility of the core, and structural damping are considered. The present analysis yields analytic functions describing the history of contact force as well as the deflections of the impactor and the panel in the transverse direction. In order to determine all components of the displacements, stresses and strains in the face-sheets and the core, a numerical procedure based on improved higher order sandwich plate theory (IHSAPT) and Galerkin's method is employed for modeling the layered sandwich panel (without the impactor), while the analytic force function developed on the basis of SMDD or SMD model, can be used for the contact force between the impactor and the panel. The contact force is considered to be distributed uniformly over a contact patch whose size depends on the magnitude of the impact load as well as the elastic properties and geometry of the impactor. Various boundary conditions for the sandwich panel have also been considered. Finally, the numerical results of the analysis have been compared either with the available experimental results or with some theoretical results.     

紧缩场蜂窝夹层反射面板材料参数优化反求

紧缩场高精度蜂窝夹层结构反射面板由经特殊工艺处理的铝蜂窝芯和表层铝板胶接而成 , 解析计算和材料力学性能试验很难准确获得该夹层板的材料性能参数。本文中采用数值2试验混合模型方法对该种夹层板的等效材料性能参数进行了优化反求。正向分析采用有限元方法 , 逆向分析采用遗传算法和梯度法组合优化算法。正、 逆分析过程的无缝集成和组合优化算法策略使反求效率明显提高。试验验证表明 , 采用反求方法获得的材料性能参数能够精确反应该夹层板的弹性本构关系 , 建立在该材料参数基础上的有限元模型具有理想的精度。