金屬蜂窩夾芯板力熱耦合作用下的數(shù)值模擬.pdf

1、金屬蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)以其重量輕、比強度比剛度大、可設(shè)計性強等優(yōu)點,成為航空航天、船舶等領(lǐng)域中不可缺少的材料之一。在作為換熱器襯板、熱防護系統(tǒng)部件等工程應(yīng)用中,其力學性能不可避免地受到高溫影響,基于此本文對金屬蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)進行常溫、高溫下的三點彎曲力學性能研究。本文主要工作如下:
　　 首先,闡述了蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的基本等效方法以及計算模型,從理論上分析了金屬蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)在三點彎曲下的力學性能,推導(dǎo)出蜂窩芯子的等效剪切模量,分析了芯子剪切

2、應(yīng)力狀態(tài)。其次,應(yīng)用有限元軟件對金屬蜂窩夾芯板的三點彎曲試驗進行了數(shù)值仿真模擬,對比了蜂窩芯子的兩個排列方向?qū)Y(jié)構(gòu)強度的影響,考慮了網(wǎng)格劃分對數(shù)值模擬計算結(jié)果的影響,并對金屬蜂窩夾芯板進行了等效模擬,分析了金屬蜂窩夾芯板與等效板之間的應(yīng)力狀態(tài)的差別。然后,通過兩端固支的金屬蜂窩夾芯板熱載荷下膨脹的數(shù)值模擬,以及高溫下金屬蜂窩夾芯板的三點彎曲試驗的數(shù)值模擬,分析了高溫.恒溫環(huán)境下,熱應(yīng)力、彈性常數(shù)對金屬蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的力學性能所產(chǎn)生的影響,

3、并對常溫和高溫下的數(shù)值模擬結(jié)果進行了比較分析;最后對金屬蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計分析,在滿足強度、剛度的前提下,以蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的面板厚度與芯子壁的厚度為設(shè)計變量,蜂窩夾芯板整體重量為目標函數(shù),得到其重量最優(yōu)解。
　　 研究結(jié)果表明:對于鋼質(zhì)釬焊蜂窩夾芯結(jié)構(gòu),在三點彎曲載荷下,L向試件比W向試件的強度要高10％,芯子的剪應(yīng)力較之等效后均質(zhì)結(jié)構(gòu)試件的剪應(yīng)力要大,但滿足剪切強度要求;高溫彎曲中結(jié)構(gòu)主要以產(chǎn)生大變形而失效,呈現(xiàn)明顯的塑