復合材料夾芯結構的逐層/實體方法研究
發(fā)布時間:2021-04-01 22:23
本文采用逐層/實體元法(Layerwise/Solid-Element,LW/SE),研究了夾芯結構在不同邊界條件下的靜力與自由振動問題,并基于逐層/實體元法的動態(tài)子結構法分析了夾芯結構的自由振動特性。具體的研究內容包括以下三個方面:首先,采用LW/SE方法分析了單層點陣夾芯結構。利用逐層理論和三維實體有限元法分別建立面板的控制方程和芯體的控制方程。然后根據面板和芯體連接區(qū)域的位移協調和內力平衡條件,將面板和芯子的控制方程耦合為夾芯結構的總體控制方程,并將其應用于點陣夾芯結構的靜力和自由振動特性分析;贛SC.patran軟件建立了該夾芯結構的三維有限元模型,并利用MSC.Nastran軟件求解,驗證了LW/SE分析單層點陣夾芯結構的有效性。并且研究了不同厚度的面板和復合材料面板對夾芯結構的靜力和自由振動特性的影響。然后,將LW/SE方法推廣應用到雙層和多層夾芯結構的靜動力分析問題中,建立了雙層和多層夾芯結構的總體控制方程。鑒于雙層蜂窩夾芯結構的結構較復雜,在建模過程中采取兩種局部建模的方式以便減少計算量,其分析結果與全局建模的分析結果進行對比。數值驗證表明:LW/SE能夠實現對多層...
【文章來源】:中國民航大學天津市
【文章頁數】:100 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
單層和多層夾芯結構
sin yn ,故根據圖2.2,可以得到邊界的法向和切向位移可用整體位移表示為:sxknkyksyknkxkununuununu211111 (2.8)圖 2.2 復合材料層合板的邊界將式(2.5),式(2.6)和式(2.7),帶入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)將上式中的虛位移kkkuuu123 , , 提出,重新整理?
3.1.1 芯體結構的控制方程本小節(jié)采用三維實體有限元法建立芯體的控制方程。夾芯結構的芯體結構采用等參數六面體單元離散,在局部坐標下,單元共8個節(jié)點,如圖3.1所示,其形函數為:1(1 )(1 )(1 )8i i i iN (3.1)圖 3.1 八結點的六面體單元式中,η、ξ和ζ分別為單元的局部坐標,在 1 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 2 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 3 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 4 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 5 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 6 節(jié)點處
【參考文獻】:
期刊論文
[1]飛行器結構用復合材料四大核心技術及發(fā)展[J]. 王紹凱,馬緒強,李敏,顧軼卓,張佐光. 玻璃鋼/復合材料. 2014(09)
[2]航空航天復合材料發(fā)展現狀及前景[J]. 唐見茂. 航天器環(huán)境工程. 2013(04)
[3]碳纖維增強點陣夾芯結構的屈曲強度[J]. 張磊,邱志平. 航空動力學報. 2013(03)
[4]一種改進的固定界面模態(tài)綜合法[J]. 王緬,鄭鋼鐵. 宇航學報. 2012(03)
[5]碳纖維復合材料金字塔點陣結構制備工藝及力學性能研究[J]. 熊健,馬力,楊金水,吳林志. 固體力學學報. 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]模態(tài)綜合法在ANSYS中的應用[J]. 宋景濤,方明霞. 計算機輔助工程. 2007(03)
[8]輕質高強點陣材料及其力學性能研究進展[J]. 范華林,楊衛(wèi). 力學進展. 2007(01)
[9]模態(tài)分析與動態(tài)子結構方法新進展[J]. 向樹紅,邱吉寶,王大鈞. 力學進展. 2004(03)
[10]有阻尼結構線性振動系統的模態(tài)綜合[J]. 陳國平,韋勇. 振動工程學報. 2003(04)
博士論文
[1]地基土—高層建筑相互作用的動態(tài)子結構法[D]. 王菲.天津大學 2010
碩士論文
[1]基于動態(tài)子結構法的異形橋梁動力特性研究[D]. 王燕華.吉林大學 2014
[2]舵機—基座動力模型建立及動態(tài)子結構分析[D]. 宋景濤.同濟大學 2008
[3]固定界面模態(tài)綜合法的理論分析[D]. 安方.南京航空航天大學 2008
本文編號:3114058
【文章來源】:中國民航大學天津市
【文章頁數】:100 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
單層和多層夾芯結構
sin yn ,故根據圖2.2,可以得到邊界的法向和切向位移可用整體位移表示為:sxknkyksyknkxkununuununu211111 (2.8)圖 2.2 復合材料層合板的邊界將式(2.5),式(2.6)和式(2.7),帶入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)將上式中的虛位移kkkuuu123 , , 提出,重新整理?
3.1.1 芯體結構的控制方程本小節(jié)采用三維實體有限元法建立芯體的控制方程。夾芯結構的芯體結構采用等參數六面體單元離散,在局部坐標下,單元共8個節(jié)點,如圖3.1所示,其形函數為:1(1 )(1 )(1 )8i i i iN (3.1)圖 3.1 八結點的六面體單元式中,η、ξ和ζ分別為單元的局部坐標,在 1 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 2 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 3 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 4 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 5 節(jié)點處,則 1i 、 1i 、 1i ;在 6 節(jié)點處
【參考文獻】:
期刊論文
[1]飛行器結構用復合材料四大核心技術及發(fā)展[J]. 王紹凱,馬緒強,李敏,顧軼卓,張佐光. 玻璃鋼/復合材料. 2014(09)
[2]航空航天復合材料發(fā)展現狀及前景[J]. 唐見茂. 航天器環(huán)境工程. 2013(04)
[3]碳纖維增強點陣夾芯結構的屈曲強度[J]. 張磊,邱志平. 航空動力學報. 2013(03)
[4]一種改進的固定界面模態(tài)綜合法[J]. 王緬,鄭鋼鐵. 宇航學報. 2012(03)
[5]碳纖維復合材料金字塔點陣結構制備工藝及力學性能研究[J]. 熊健,馬力,楊金水,吳林志. 固體力學學報. 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]模態(tài)綜合法在ANSYS中的應用[J]. 宋景濤,方明霞. 計算機輔助工程. 2007(03)
[8]輕質高強點陣材料及其力學性能研究進展[J]. 范華林,楊衛(wèi). 力學進展. 2007(01)
[9]模態(tài)分析與動態(tài)子結構方法新進展[J]. 向樹紅,邱吉寶,王大鈞. 力學進展. 2004(03)
[10]有阻尼結構線性振動系統的模態(tài)綜合[J]. 陳國平,韋勇. 振動工程學報. 2003(04)
博士論文
[1]地基土—高層建筑相互作用的動態(tài)子結構法[D]. 王菲.天津大學 2010
碩士論文
[1]基于動態(tài)子結構法的異形橋梁動力特性研究[D]. 王燕華.吉林大學 2014
[2]舵機—基座動力模型建立及動態(tài)子結構分析[D]. 宋景濤.同濟大學 2008
[3]固定界面模態(tài)綜合法的理論分析[D]. 安方.南京航空航天大學 2008
本文編號:3114058
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