本文關(guān)鍵詞：基于Mindlin理論的二級(jí)層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu)失效行為與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu) 失效模式 中厚板 多目標(biāo)優(yōu)化 輕量化

【摘要】：作為一種新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu),二級(jí)層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu)由于具有較高的比強(qiáng)度和比剛度,在汽車、航空航天、橋梁結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。該結(jié)構(gòu)在不同層級(jí)上均可發(fā)生多種類型的失效模式,一方面給工程應(yīng)用帶來巨大的挑戰(zhàn),另一方面,為滿足不同的工程需求設(shè)計(jì)不同性能的結(jié)構(gòu)形式提供了可能。目前的理論研究集中在力學(xué)特征、失效行為和性能設(shè)計(jì)等方面,但是當(dāng)結(jié)構(gòu)的厚度較大時(shí),現(xiàn)有方法的誤差較大。因此,本文引入Mindlin理論對(duì)二級(jí)層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu)的失效行為進(jìn)行了研究,推導(dǎo)得到了二級(jí)層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu)的中厚板模型,具體內(nèi)容包括以下三個(gè)方面：(1)采用基于Mindlin理論的中厚板模型推導(dǎo)了承受壓縮載荷或剪切載荷的二級(jí)層級(jí)褶皺單胞結(jié)構(gòu)所有可能發(fā)生的六種失效模式對(duì)應(yīng)的名義應(yīng)力表達(dá)式,并將文獻(xiàn)中的梁模型和薄板模型的理論公式推廣到大支撐與小支撐傾角任意的情況。構(gòu)建六種不同失效模式的單胞結(jié)構(gòu),與有限元結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,證明中厚板模型具有較好的精度。考察不同厚度的二級(jí)層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu)來研究中厚板模型的適用性,并以有限元結(jié)果為基準(zhǔn),與薄板模型的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。(2)引入中厚板模型和薄板模型分析二級(jí)層級(jí)褶皺夾芯梁的失效行為。分別考察了三種工況：三點(diǎn)彎曲、均布載荷以及集中力載荷。將二級(jí)層級(jí)褶皺夾芯梁所有可能發(fā)生的失效模式類型劃分為八類：面板塑性屈服、面板彈性褶皺、大支撐塑性屈服、大支撐剪切屈曲、大支撐彈性屈曲、大支撐彈性褶皺、小支撐塑性屈服和小支撐彈性屈曲。分別推導(dǎo)了三種工況下八種失效模式對(duì)應(yīng)的極限載荷表達(dá)式。(3)基于中厚板模型和薄板模型,對(duì)失效模式約束下的二級(jí)層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu)單胞進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用名義應(yīng)力公式控制發(fā)生的失效模式類型、有限元軟件求解結(jié)構(gòu)的撓度,建立了兩種優(yōu)化模型：一是滿足特定失效模式(大支撐彈性褶皺)優(yōu)先發(fā)生；二根據(jù)損失大小將失效模式分級(jí),并按照等級(jí)序列發(fā)生。采用第二代非劣排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ)以最小重量和最小撓度為多目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化完成后,選取Pareto前沿圖中的典型設(shè)計(jì)點(diǎn)并分析其性能。最后,建立有限元模型,驗(yàn)證設(shè)計(jì)點(diǎn)發(fā)生的失效模式滿足約束條件。
【關(guān)鍵詞】：層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu) 失效模式 中厚板 多目標(biāo)優(yōu)化 輕量化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究概述10-13
• 1.2.1 三明治波紋夾芯結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 中厚板屈曲問題研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-16
• 2 基于中厚板模型的二級(jí)層級(jí)褶皺單胞結(jié)構(gòu)失效模式分析16-48
• 2.1 引言16
• 2.2 對(duì)邊簡支對(duì)邊自由的矩形中厚板的屈曲16-20
• 2.3 考慮橫向剪切效應(yīng)的二級(jí)層級(jí)褶皺單胞結(jié)構(gòu)失效模式分析20-29
• 2.3.1 通用名義應(yīng)力公式推導(dǎo)20-24
• 2.3.2 基于中厚板模型的失效模式分析24-28
• 2.3.3 梁模型、薄板模型公式推廣28-29
• 2.4 有限元結(jié)果驗(yàn)證29-40
• 2.4.1 有限元建模方式討論29-33
• 2.4.2 中厚板模型理論值與有限元結(jié)果對(duì)比33-40
• 2.5 中厚板模型與薄板模型結(jié)果對(duì)比40-47
• 2.5.1 兩種板模型的理論解對(duì)比40-41
• 2.5.2 兩種板模型的理論解與有限元結(jié)果對(duì)比41-47
• 2.6 小結(jié)47-48
• 3 基于中厚板/薄板模型的二級(jí)層級(jí)褶皺夾芯梁彎曲失效模式分析48-61
• 3.1 引言48
• 3.2 三點(diǎn)彎曲時(shí)二級(jí)層級(jí)褶皺夾芯梁彎曲失效模式分析48-55
• 3.2.1 通用極限載荷表達(dá)式推導(dǎo)49-51
• 3.2.2 基于中厚板模型分析夾芯梁的失效模式51-54
• 3.2.3 基于薄板模型分析夾芯梁的失效模式54-55
• 3.3 均布載荷作用時(shí)二級(jí)層級(jí)褶皺夾芯梁彎曲失效模式分析55-58
• 3.4 集中力作用時(shí)二級(jí)層級(jí)褶皺夾芯梁彎曲失效模式分析58-60
• 3.5 小結(jié)60-61
• 4 失效模式約束下二級(jí)層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化61-72
• 4.1 引言61
• 4.2 特定失效模式優(yōu)先發(fā)生的結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)61-67
• 4.2.1 多目標(biāo)優(yōu)化過程及結(jié)果分析62-65
• 4.2.2 失效模式類型驗(yàn)證65-67
• 4.3 特定失效模式序列發(fā)生的結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)67-70
• 4.3.1 多目標(biāo)優(yōu)化過程及結(jié)果分析67-69
• 4.3.2 失效模式類型驗(yàn)證69-70
• 4.4 小結(jié)70-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況77-78
• 致謝78-79

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 牛學(xué)寶;張程煜;喬生儒;韓棟;李玫;;三維針刺C/C復(fù)合材料面內(nèi)壓縮失效行為研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年14期

2 魏英華;張立新;柯偉;;有機(jī)防腐涂層在流動(dòng)條件下的加速失效行為[J];中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào);2006年01期

3 劉國華;劉道新;張曉化;湯金鋼;唐長斌;;Cu/Ni多層膜在多沖與壓壓載荷下的失效行為[J];中國表面工程;2009年02期

4 ;[J];;年期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 仲蘇洋;果立成;;三維機(jī)織復(fù)合材料破壞失效行為研究[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 趙赫;兩種常見車用薄壁金屬結(jié)構(gòu)的失效行為研究[D];清華大學(xué);2015年

2 李兆凱;基于Mindlin理論的二級(jí)層級(jí)褶皺結(jié)構(gòu)失效行為與優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2016年

3 楊國凱;振動(dòng)載荷對(duì)滾動(dòng)軸承失效行為與壽命影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：1034576