飞机舱体夹芯板结构振动主动控制技术研究

近年来,人们对飞机的舒适性提出了更高的要求,在飞行过程中产生振动需及时进行控制,但因其易受飞机舱体夹芯板结构模型状态自由度维度较高影响,振幅和收敛速度较大,为此,提出飞机舱体夹芯板结构振动主动控制技术得研究。对夹芯板结构空间内的自由度维度进行初步降低处理时,利用模态截断的方式保留特定阶次动力学特性,剔除高阶(高频)弹性模态和蠕性模态。在振动控制阶段,借助线性二次型控制器实现对夹芯板结构力学微分方程状态的控制。在测试结果中,夹芯板结构的振幅始终稳定在0.25mm以内,收敛时间也稳定在0.15s以内。

球头落锤冲击下金字塔点阵夹芯板结构的动态响应实验

为研究金字塔点阵夹芯板结构在球头落锤碰撞冲击下的抗冲击性能,采用模型实验的方法,加工制作了金字塔点阵4层夹芯板实验模型。通过实验得到了金字塔点阵夹芯板结构在碰撞冲击载荷作用下的坍塌变形过程和变形模式,揭示了点阵结构夹芯层的吸能机理。结果表明,在球头落锤的中等强度冲击载荷下,整个夹芯板结构的最终变形可划分为迎冲面、夹层和背冲面3个区域,形成类似"三明治"式的变形模式。

Inconel718高温合金多层夹芯板结构的LBW/SPF技术

Inconel718高温合金多层夹心板结构具有高强度、高刚度、轻量化结构的特点,已用于低成本、轻质火箭发动机的制造.采用LBW/SPF技术制造了Inconel718合金多层夹芯结构件,并对其超塑成形前后的微观组织进行了分析.试验结果表明:超细晶Inconel718合金板材具有优良的超塑性能,在T=950℃,初始应变速率为1.6×10-4/s的条件下,延伸率达到483.6%.LBW/SPF技术制造出的Inconel718高温合金多层夹芯构件具有外观形状良好、壁厚分布均匀等特点.面板与芯板激光焊接参数为:功率1050W,焊接速度1000mm/min,离焦量-0.80mm,保护气体流量0.6L/min;芯板与芯板激光焊接参数为:功率900W,焊接速度1000mm/min,离焦量-1.00mm,保护气体流量0.6L/min.多层夹芯板结构的超塑成形参数为:成形温度Tf=965℃;成形压力Pf=4.2MPa;成形时间tf=130min.微观组织分析表明超塑成形过程利于焊缝显微组织的改善并且能够提高其力学性能.因此,LBW/SPF技术适用于超细晶Inconel718高温合金多层夹芯结构的制造.

轻质钢筋混凝土夹芯板结构体系的应用研究

轻质钢筋混凝土夹芯板结构体系是适应我国墙改政策、可以完全取代砖混体系的一种新型结构体系.文中介绍了轻质钢筋混凝土夹芯板的结构组成、主要构件的构造设计.通过对比分析表明:轻质钢筋混凝土夹芯板结构体系比相同布置的砖混体系造价降低,使用面积增加,能耗大大降低.

用于大型公共交通的热塑性复合夹芯板结构设计与制造

轻质运输工具可以提高燃料的燃烧效率、降低运行费用,在大型公共交通系统中更为明显。轻质复合材料,如玻璃纤维增强聚合物,被用来替代传统的钢材和铝合金。介绍了采用热塑性复合材料的大型公共汽车侧板的设计、分析研究和制造。设计了一种由E-玻璃纤维/聚丙烯表面覆盖和聚丙烯蜂窝核心构成的复合夹芯板,具有轻质,高强和良好的吸能性能。夹芯板的设计和分析采用Pro/E、Hy-permesh、ANSYS等软件进行。单一的膜结构用于制造玻璃纤维/聚丙烯表面覆盖,表面覆盖的微结构分析证明此过程可以保证很好的固结。表面覆盖与核心材料被牢固地结合起来并经过了模型测试。荷载达到11.7kN时由于粘结失效导致夹芯板破坏。夹芯板的静载能力已满足美国公共运输协会(AP-TA)的要求。与传统的铝面钢结构卡车相比,热塑性复合材料制造的夹芯板减轻了55%的重量。

受压金属夹芯板的屈曲特性研究与多参数分析

针对面内压缩载荷下的金属夹芯结构,利用ABAQUS软件对I型、U型和V型金属夹芯板结构的屈曲特性进行分析,得到这3种结构的失效模式和对应的临界载荷,并将这3种金属夹芯板结构与传统加筋板结构相对比,得到各夹芯板和加筋板结构的失效模式。比较这4种结构的最大Mises应力和屈曲特征值,结果表明,结构受压发生整体屈曲的临界载荷排序为I型金属夹芯板>U型金属夹芯板>加筋板>V型金属夹芯板。选取I型金属夹芯板结构为研究对象,对其尺寸参数进行分析,通过控制变量法得出这些参数对结构屈曲特性的影响。不同形式结构受压时的屈曲特性不同,改变尺寸参数会对结构的屈曲产生影响,合理地设计金属夹芯板的结构形式和尺寸能实现对船体结构的轻量化设计。

泡沫铝复合结构的制备研究进展与展望

泡沫铝是一种含有大量孔洞的多功能多孔金属材料,具备减震吸能、电磁屏蔽、隔热、阻尼、降噪等特性。由于其力学性能和耐腐蚀性能较差,研究人员多以密实金属材料作为面板或外壁提升泡沫铝的综合性能。泡沫铝夹芯板结构和泡沫铝填充管结构作为泡沫铝复合结构的两种形式,具有显著的吸能特性与结构强度。现如今,泡沫铝复合结构因生产效率低、产品尺寸小、界面结合强度差以及制备成本高等问题,其快速发展与行业推广受到了限制。首先综述了有关泡沫铝复合结构的制备方法,包括泡沫铝夹芯板结构的胶粘连接、螺栓连接、焊接连接及粉末冶金连接等方法,泡沫铝填充管结构的原位制备法和非原位制备法,并在此基础上介绍了泡沫铝复合结构的力学性能以及不同制备方法的局限性。最后,简要分析了泡沫铝复合结构在土木工程领域应用的可行性,并对其进行了总结与展望。

孔结构金属复合夹芯板抗爆炸冲击响应及吸能特性研究

采用有限元方法研究爆炸载荷下四边固支孔结构金属复合夹芯板的动力响应及吸能特性,给出了孔结构金属复合夹芯板的动力响应过程,得到夹芯板的变形模式,比较了孔结构金属复合夹芯板与非孔结构金属复合夹芯板的抗爆炸冲击性能,同时讨论了孔大小、间距、排布方式和面板质量分布等因素对孔结构金属复合夹芯板抗爆炸冲击性能的影响。研究结果表明,迎爆面外面板的孔设计使爆炸冲击波穿过孔洞直接作用在芯材上,增强了芯材的压缩,从而提高了夹芯板的能量吸收能力。同等面密度情况下,内外面板厚度比大于1的孔结构金属复合夹芯板变形挠度小于内外面板厚度比小于1的孔结构金属复合夹芯板。进一步研究发现,通过合理设计内外面板的质量分布,可以使孔结构金属复合夹芯板的抗爆炸冲击性能最优。

垂向冲击作用下金字塔点阵夹芯单元结构失效分析

为研究金字塔点阵夹芯结构在垂向冲击载荷作用下的动态力学性能,通过对其中一个单元结构在垂向压力作用下的受力和失效模式分析,同时考虑应变强化和应变率影响,建立了结构失效应力计算方法。为验证该计算方法,开展了落锤冲击试验,同时利用高速摄影机记录模型的响应过程,测量了模型垂向压缩的等效应力-应变关系。试验结果表明:结构失效模式与理论分析吻合,结构失效应力与理论计算相差不大。该研究结果可为金字塔点阵夹芯结构冲击吸能理论研究和数值仿真研究提供参考。

爆炸载荷作用下夹芯防护结构变形吸能机理研究

为研究爆炸载荷作用下防护结构的抗爆能力和吸能机理,利用有限元软件Abaqus/Explicit分别对面密度相等的实心板和夹芯板进行了仿真计算。仿真结果显示单元类型对结果影响不大;相同工况下夹芯板结构前面板变形大于实心板,后面板变形小于实心板;外载荷对夹芯板所做的功主要转变为动能和塑性变形能,以塑性变形能为主,夹芯板塑性吸能能力明显大于实心板,在一定范围内随着爆炸载荷增大,优势更为明显。研究结果表明仿真方法能够较好地反映夹芯防护结构缓冲吸能过程和结果,与试验具有较好的一致性;夹芯防护结构主要依靠塑性变形来吸能。

改进的Whipple防护结构与相关数值模拟方法研究进展

基于弹丸在超高速撞击薄板时破碎形成碎片云的机理,Whipple防护结构能够对航天器所面临的空间碎片及微流星体等威胁形成有效防护。通过回顾Whipple防护结构的研究和发展历程,对多层板结构、填充式防护结构、夹芯板结构等进行对比,分析其力学效应和防护性能;总结可应用于含泡沫、蜂窝、梯度和编织等材料的防护结构超高速撞击的数值模拟方法及其改进方法;结合相关材料的超高速撞击试验及数值模拟结果,为防护结构未来的研究方向提出建议。

新型复合材料

新型的奧氏体钢板和聚合物芯的夹芯板结构,是一种新型复合材料。奥氏体金属聚合材料制作的轻结构可以满足高性能现代化材料的要求。

微粒填充夹层复合材料的处理及其在低速冲击荷载下的响应

制作普通的和带有微粒泡沫核的3层碳纤维环氧复合夹芯板，普通的和带有Nanocor I-28E微粒泡沫核的重量比为0．5％和1％。通过注射树脂成型制造夹芯板，将含量为1％～2％质量微粒的SC-15环氧注入到3层碳编织布中的方法制作面层。从复合板上切割出100mm×l00mm尺寸的样本，采用冲击试验设备，进行低速冲击荷载试验，记录样本的冲击响应并进行比较。然后，将试验样本分成两半，采用扫描仪、光学电子显微镜进行扫描以确定破坏模式。与普通的对应部分相比，带有微泡沫的样本可以承受较高荷载及具有较少的破坏区域。微泡沫核显示出脆性特性。