等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板的面内压缩性能

为研究等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板面内压缩破坏机制, 利用材料试验机对夹芯板面内压缩性能进行了试验测试, 并开展了模拟研究。结果表明: 夹芯板的面内压缩破坏方式主要有面板折断、夹芯板屈曲失稳和夹芯板中面板与蜂窝芯脱粘3种类型。面板为夹芯板面内压缩的主要承载构件, 蜂窝芯对面板起到固支作用。面板结构参数与材料参数为影响夹芯板面内压缩抗压强度与抗压刚度主要因素, 多数蜂窝芯的结构参数与材料参数对夹芯板面内压缩抗压强度的影响微弱, 而个别蜂窝芯的结构参数对夹芯板面内压缩抗压刚度的影响比较显著。夹芯板体积一定时, 随着蜂窝芯胞体单元数量的增加, 夹芯板面内压缩的抗压强度与抗压刚度逐渐增大。      

等腰梯形蜂窝玻璃钢夹芯板的侧压性能

使用材料试验机对等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板面的内压缩性能进行了实验测试与模拟研究。结果表明,夹芯板面内压缩的破坏方式主要有面板折断、夹芯板屈曲失稳及面板和蜂窝脱粘。面板是夹芯板面内压缩的主要承载构件,蜂窝芯对面板起固支作用。面板的结构参数和材料参数是影响夹芯板面内压缩抗压强度与承载应力的主要因素,蜂窝芯的结构参数和材料参数对夹芯板面内压缩抗压强度的影响较小,而蜂窝芯的高度对夹芯板面内压缩承载应力有显著的影响。     

等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板的面外压缩性能EI北大核心CSCD

利用材料试验机对玻璃钢(FRP)夹芯板面外压缩性能进行实验测试与模拟研究。结果表明:夹芯板面外压缩变形可分为弹性变形与断裂两个阶段。蜂窝芯中part 2胞壁厚度t1与part 2高度h比值t1/h较大时,夹芯板以屈服方式变形;t1/h较小时,夹芯板以屈曲方式变形。蜂窝芯中part 2为夹芯板主要承载构件,蜂窝芯中part 1与part 3对part 2起到固支作用,面板对蜂窝芯起到固支作用。蜂窝芯中part 2胞壁厚度为夹芯板面外压缩抗压强度影响的主要因素,蜂窝芯胞壁边长影响次之,而蜂窝芯中part 1,part 3与面板厚度的影响较小。夹芯板总高度一定时,随着蜂窝芯层数增加,夹芯板抗压强度逐渐增大。     

蜂窝铝夹芯板抗侵彻性能研究

为探究蜂窝铝夹芯板的抗侵彻性能。对?6 mm钨球侵彻蜂窝铝夹芯板进行试验研究,得到弹道极限速度为169 m/s;为进一步比较侵彻蜂窝铝夹芯板抗侵彻规律,使用LS-DYNA进行数值模拟,将不同形状破片侵彻蜂窝铝夹芯板与间隔铝靶进行分析比较,并通过数值模拟与改进后的De Marre公式对2A12等效靶厚度计算结果进行对比分析,结果为：抗球形破片侵彻最差,夹芯层可增加靶板约18%的强度;数值模拟的等效2A12铝靶厚度为1.30 mm,理论计算为1.33 mm,相对误差在5%以内,可满足工程计算要求。研究结果可为反卫星和反航天目标战斗部的设计提供参考。     

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。     

圆柱形胞元蜂窝夹芯板梁理论的研究

为了研究蜂窝夹芯板梁受压塌陷的原因, 建立了圆柱形胞元蜂窝夹芯胞元壳的轴向受压理论分析模型, 推导了圆柱形胞元蜂窝夹芯板梁临界压应力的计算公式, 提出了一种全新的迭代优化设计方法, 给出了一套较完整的分析设计理论。通过用3D 有限元数值模拟技术, 对铝质圆柱形蜂窝胞元壳进行模拟, 结果与公式的计算值吻合较好。该研究对进一步完善蜂窝夹芯板梁理论提供依据。      

不同木质结构的蜂窝夹芯板性能研究

木质蜂窝夹芯板是一种具有良好性能的环保材料,主要应用在家具与包装行业中。 根据夹层结构原理,对不同木质结构的蜂窝夹芯板的性能进行了研究。 结果表明:蜂窝夹芯板的侧压强度主要由面板强度决定;不同面板对夹芯板的平压强度影响不大;采用胶合板作为面板时,其抗弯性能最好,其抗弯强度和弯曲模量分别达到了 7. 720 MPa 和 1582 MPa。     

蜂窝铝夹芯板抗侵彻性能研究EI北大核心CSCD

为探究蜂窝铝夹芯板的抗侵彻性能。对?6 mm钨球侵彻蜂窝铝夹芯板进行试验研究,得到弹道极限速度为169 m/s;为进一步比较侵彻蜂窝铝夹芯板抗侵彻规律,使用LS-DYNA进行数值模拟,将不同形状破片侵彻蜂窝铝夹芯板与间隔铝靶进行分析比较,并通过数值模拟与改进后的De Marre公式对2A12等效靶厚度计算结果进行对比分析,结果为:抗球形破片侵彻最差,夹芯层可增加靶板约18%的强度;数值模拟的等效2A12铝靶厚度为1.30 mm,理论计算为1.33 mm,相对误差在5%以内,可满足工程计算要求。研究结果可为反卫星和反航天目标战斗部的设计提供参考。     

考虑辐射效应金属蜂窝夹芯板传热性能的数值模拟分析

针对金属蜂窝夹芯板的传热性能,选取其结构胞元作为研究对象,分析了其内部结构的不同传热方式和机制,建立了考虑辐射效应的有限元传热模型,并与Swann-Pittman半经验公式做了对比;研究了胞元的等效导热系数在不同的边界条件及不同的几何参数下的变化规律。分析结果表明:辐射换热是构成蜂窝结构的主要传热方式;减小胞壁厚度,增加胞元边长会使结构等效导热系数减小;而增加胞元高度却使结构等效导热系数增加;随着温度的升高,胞元结构的等效导热系数会增加。     

蜂窝夹芯板的热学与力学特性分析

采用细观力学的分析方法, 从蜂窝夹芯复合材料板中选取代表性的细观胞元, 应用周期性条件、三维有限元方法分析了细观胞元的温度场和应力场, 计算得到宏观热学与力学参数, 还考虑了蜂窝芯内部的辐射换热, 讨论了蜂窝芯对夹芯板宏观导热系数、刚度及热膨胀系数的影响。结果表明: 沿厚度方向导热系数与传统算法比较有较大差异, 刚度参数除D₁₂外都可以由传统公式近似, 而计算热膨胀系数时不能忽略芯层热膨胀的影响。      

星载蜂窝夹层结构固面天线反射器的热变形

针对固面天线反射器在轨运行时自身结构因素受环境温度变化引起热变形的问题,以一口径为1.2 m的星载蜂窝夹层结构固面反射器为研究对象,首先采用有限元仿真软件详细分析了温度由20℃降到-80℃时,不同蒙皮材料、胶层厚度、蜂窝刚度和蜂窝的热膨胀系数（CTE）对反射器热变形型面精度均方根（RMS）的影响规律,其次采用热压罐成型工艺制备了M55J和T300蒙皮材料的两种典型蜂窝夹层结构反射器对仿真结果进行试验验证。结果表明：M55J蒙皮材料发射器的热变形比T300蒙皮材料反射器的小,同时发现发射器的热变形与胶层的厚度基本呈线性关系,胶层厚度越薄,反射器的热变形越小,且当胶层厚度一定时,蜂窝的热变形占主导因素,其刚度变化值提升2倍时影响趋势突变,此时蒙皮刚度对蜂窝热变形的抑制作用明显,当蜂窝的CTE改变11倍时,反射器热变形RMS改变值大于80%。经试验测得环境温度由20℃降到-80℃时两种典型反射器的热变形的RMS值和仿真计算差值分别为15.7%和15.2%,证明仿真结果可靠,可通过优化相应的结构参数为星载天线反射器的设计提供参考。     

钢板夹薄壁钢管组合板抗接触爆炸数值模拟

为了提升钢板夹薄壁钢管组合板抗爆性能,有效减轻接触爆炸对防护结构的破坏,对钢板夹薄壁圆钢管组合板和钢板夹薄壁方钢管组合板,采用ANSYS/LS-DYNA软件进行接触爆炸数值模拟。取1kgTNT炸药,选择t=400μs时,分析该2种钢管组合板在接触爆炸作用下的抗爆吸能效果。结果表明:钢板夹薄壁方钢管组合板整体弯曲强于圆钢管组合板,但局部变形能力弱于圆钢管组合板;方钢管组合板变形输出的内能值小于圆钢管组合板,且不受钢管壁厚和数量变化影响,防护效果弱于圆钢管组合板;随着方钢管截面尺寸的减小,整体跨中挠度增加,破口直径增大,吸能减小,输出内能值增大,且不受壁厚和数量变化的影响,抗爆性能增强。同时,通过3组钢板夹薄壁钢管组合板参数对比分析后得知,在钢管数量为3,钢管壁厚2mm时,抗爆能力相对于其他工况下增大的较多,此结果可为工程实践提供参考。     

基于改进高斯径向基函数响应面方法的蜂窝板模型修正

用等效板理论计算蜂窝板等效结构参数建立基准有限元模型, 对基准模型中结构参数施加摄动量建立待修正有限元模型。根据均匀设计方法将等效参数分为不同水平的参数组, 分别计算各参数组对应的模态频率响应, 然后建立基于一次式-高斯组合径向基函数(Linear-Gaussian RBF)的响应面模型。引入变异算子的改进粒子群算法修正响应面模型, 将搜索到的参数摄动量(优化解)代入待修正模型, 得到修正后模型。通过比较基准模型与修正前后模型的结构参数和模态频率响应的接近程度, 证实了修正方法的有效性。基于响应面的模型修正避免了迭代中重复调用有限元计算, 可提高分析效率。      

单层与多层蜂窝芯玻璃钢蜂窝板的热性能模拟

基于ANSYS有限元软件,模拟研究了玻璃钢蜂窝板的稳态、瞬态传热。在与实际试验保持一致的情况下,建立了玻璃钢蜂窝板流体与固体耦合传热平面模型,研究了蜂窝芯为不同工况时,玻璃钢蜂窝板稳态与瞬态热性能、热量传递机制,稳态的热性能的当量热导率的模拟结果与Swann and Pittman经验公式计算的结果十分吻合,并且瞬态表面热响应的模拟结果与试验结果也较吻合,说明ANSYS有限元方法能够准确模拟玻璃钢蜂窝板传热。此外,蜂窝芯腔表面间的辐射换热是玻璃钢蜂窝板的一个重要的热量传递机制,在高温情况下应考虑辐射换热。随着蜂窝芯高度的增加,玻璃钢蜂窝板的导热系数逐渐增大。玻璃钢蜂窝板的总高度固定时,随着蜂窝芯层数的增加,玻璃钢蜂窝板的导热系数逐渐降低,温度逐渐降低并趋于稳定值。     

一种新型自粘接预浸料-Nomex蜂窝板面-芯结合强度关键影响因素试验研究

以Nomex蜂窝和新型自粘接预浸料作为试验材料, 通过采用均压板的共固化工艺制备蜂窝夹层板。采用滚筒剥离方法测试其面-芯结合性能, 采用电子显微镜等方法观察其蒙皮-蜂窝粘接面、剥离后蒙皮表面结构及蜂窝壁端面的微观形态, 并测试了蜂窝壁厚度与蜂窝壁浸渍的树脂成分。结合以上测试结果研究了在采用均压板的制备过程中工艺参数和蜂窝特征对蜂窝夹层板面-芯结合强度的影响规律, 并考察了蜂窝夹层板的粘接形式。结果表明: 在采用均压板模具的共固化工艺中, 一定的升温速率范围内, 蜂窝板的面-芯结合强度随着升温速率的减小而增大; 而加压时机对蜂窝板的面-芯结合强度的大小没有明显的影响; 蜂窝壁端面越粗糙、蜂窝壁树脂层厚度越小, 夹层板的面-芯结合强度越好。     

Experimental and numerical analysis of flexural and impact behaviour of glass/pp sandwich panel for automotive structural applications

Cost and recyclability are among the primary factors on exploiting the engineering materials for their new applications. In this context, glass/pp-based sandwich panel has been studied experimentally and numerically with the aims of its potential applications in the automotive structures. The first part of this work presents the experimental results achieved for the load-carrying capacity of panels using three-point bend tests for its static flexural behaviour. Static behaviour is studied to compare the top-roller diameter effect on the flexural behaviour of the panels and shows a significant difference in the results. Impact behaviour of the panels is explored using three different types of impactor end-shapes that generate different levels of damage in the material with the same level of impact energy. The second part of this paper deals with the development of numerical models for the three-point bend and impact behaviour of the panels using a commercial finite element code of Abaqus. Strain energy-based homogenisation technique is employed to determine the equivalent orthotropic properties of complex circular honeycomb core material. The finite element models predict to a good level of the static and impact behaviour of the material when compared with the experiments.     

Design guidelines for load introduction points at the boundaries of sandwich panels

In order to use sandwich structures effectively, load introduction points are required. Standardized inserts have been developed for this purpose and investigated in many scientific studies. However, these inserts are unsuitable for use directly at the sandwich edge. The aim of this paper is to develop design guidelines for the construction process of special inserts for load introduction at the sandwich edge. These are based on the theoretical failure modes of standardized inserts. The paper also describes the design and manufacture of a boundary insert on the basis of these considerations. It is demonstrated experimentally that these inserts can withstand higher loads compared with the standardized inserts that are placed directly at the edge of sandwich panels.     

导热系数测试仪校准中压力影响研究

根据防护热板法导热系数测试仪的原理和特点,通过专门的压力实验测试,研究了多孔绝热材料导热系数参比板在不同温度、压力条件下的厚度变化,提出了实际校准中建议采用的压力设定值,在实际校准工作具有一定的参考价值。     

玻璃纤维芯材真空绝热板使用寿命预测

从真空绝热板（VIP）的绝热机制出发,建立了VIP的使用寿命评估模型,利用该模型对玻璃纤维芯材VIP的使用寿命进行预测。基于Arrhenius定律,建立了VIP的加速寿命模型,通过试验确定加速寿命模型中的参数及VIP的激活能,利用该模型可以预测VIP在不同温度下的使用寿命。通过试验样品的长期跟踪数据来验证两种寿命模型的可靠性。探讨了提高VIP绝热性能及延长使用寿命的方法。本研究工作对VIP关键技术突破及工艺参数优化提供了一定的理论依据和技术支持。