蒙皮蜂窩芯板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、在當(dāng)今航空、航天領(lǐng)域研究中，飛行器的智能變體技術(shù)是研究熱點(diǎn)，同時(shí)因其結(jié)構(gòu)特性以及適應(yīng)飛行環(huán)境的苛刻需求，也使得智能變體技術(shù)的研究成為技術(shù)難點(diǎn)。從早期的“類魚鱗狀疊片式”傳統(tǒng)剛性蒙皮到現(xiàn)今的復(fù)合材料蒙皮結(jié)構(gòu)，蒙皮的變形技術(shù)正在向應(yīng)用智能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的方向演進(jìn)。隨著蜂窩復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)材料在生產(chǎn)和生活中的廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)良特性表現(xiàn)的越來越突出。在上述的大背景下，本實(shí)驗(yàn)課題組將蜂窩夾層結(jié)構(gòu)引入到變體飛行器的蒙皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)引入柔性機(jī)構(gòu)的

2、理念。通過分析蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的拓?fù)錁?gòu)型和尺寸參數(shù)對(duì)自身結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律，以期得到其應(yīng)用于超彈性蒙皮結(jié)構(gòu)變形時(shí)，其對(duì)蒙皮氣動(dòng)性能的影響規(guī)律。本文系統(tǒng)地分析了蜂窩夾芯板結(jié)構(gòu)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)蜂窩夾芯板結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能及穩(wěn)定性進(jìn)行初步研究。以應(yīng)用于變體飛行器蒙皮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的蜂窩芯結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，在經(jīng)典的Gibson公式和Euler梁理論的基礎(chǔ)上，在滿足機(jī)翼實(shí)現(xiàn)連續(xù)變體所需的低共面模量和高異面剛度的基礎(chǔ)上，建立柔性蜂窩芯結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化

3、模型。借助智能算法對(duì)特定蜂窩芯單元選型參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了不同蜂窩芯結(jié)構(gòu)的選型參數(shù)對(duì)各自面內(nèi)變形能力的影響規(guī)律，進(jìn)行蒙皮蜂窩芯結(jié)構(gòu)的選型分析，并開展了蜂窩芯板結(jié)構(gòu)的變形驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)。
　　本文的主要內(nèi)容如下:
　　1.對(duì)自適應(yīng)機(jī)翼技術(shù)、蜂窩復(fù)合材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹和總結(jié)，闡述了論文的來源及研究意義。
　　2.對(duì)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)及穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，得出了芯板結(jié)構(gòu)的彎曲平衡方程和屈曲基本方程。

4、r>　　3.在滿足機(jī)翼實(shí)現(xiàn)連續(xù)變體所需的低共面模量和高異面剛度的基礎(chǔ)上，確定柔性蜂窩芯結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化模型的邊界條件及其相應(yīng)目標(biāo)函數(shù)，得到蜂窩芯結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。
　　4.借助遺傳算法對(duì)特定蜂窩芯單元選型參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了不同蜂窩芯結(jié)構(gòu)的選型參數(shù)對(duì)面內(nèi)變形能力的影響規(guī)律，并進(jìn)行蒙皮蜂窩芯結(jié)構(gòu)的選型分析。
　　5.基于理論和優(yōu)化仿真研究，開展了對(duì)柔性蜂窩芯彈性蒙皮的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出了基于正、負(fù)泊松比蜂窩芯板組合的機(jī)