Structural-acoustic coupling characteristics of honeycomb sandwich plate based on parameter sensitivity analysis

The structural-acoustic coupling model for isotropic thin elastic plate was extended to honeycomb sandwich plate(HSP) by applying Green function method.Then an equivalent circuit model of the weakly-strongly coupled system was proposed.Based on that,the estimation formulae of the coupled eigenfrequency were derived.The accuracy of the theoretical predictions was checked against experimental data,with good agreement achieved.Finally,the effects of HSP design parameters on the system coupling degree,the acoustic cavity eigenfrequency,and sound pressure response were analyzed.The results show that mechanical and acoustical characteristics of HSP can be improved by increasing the thickness of face sheet and reducing the mass density of material.

储罐内浮盘受力变形的流固耦合数值模拟

为提高浮盘在储罐中的安全性,通过ANSYS Workbench中的ICEM CFD、FLUENT平台,根据三明治夹芯板理论来等效浮盘的蜂窝板结构,同时使用流固耦合的方法研究浮盘在卡盘工况下,液体密度不同、防转装置处于不同位置以及蜂窝的正六边形边长对浮盘受力变形的影响。结果表明:浮盘表面的压力与浮盘的变形量随着液体密度的增大而增加;在一定的范围内,浮盘的总变形量随着防转装置距离浮盘边缘距离的增大呈现先增大再减少的状态;当蜂窝正六边形边长从5 mm增加到40 mm时,浮盘的变形量逐渐增大,在防转装置距离浮盘边缘2.25 m时,浮盘在四周约束的变形量大于在防转装置卡顿下的变形量,大约相差2 cm。可见,通过改变防转装置的位置以及缩小浮盘蜂窝正六边形的边长可以减小浮盘的变形。

弹性约束下变厚度蜂窝夹层板的隔声特性

基于一阶剪切变形理论,研究了变厚度蜂窝夹层板在不同边界条件下的自由振动和隔声性能。从能量角度,利用改进的瑞利-里兹法和流固边界耦合条件,建立并求解了蜂窝夹层板的隔声理论模型。将理论计算的蜂窝夹层板固有频率、传声损失与相关文献结果和仿真结果对比,验证了所建立变厚度蜂窝夹层板隔声理论模型的准确性。此外,对比分析了特征角、厚度变化系数和边界条件对蜂窝夹层板隔声性能的影响。研究表明,厚度变化系数和边界条件对蜂窝夹层板隔声性能影响较大。

同轴空间相机铝蜂窝夹层主承力板设计

为某型号同轴空间相机设计了具有铝蜂窝夹层结构的轻量化主承力板。从加固结构和预埋件两方面改良传统蜂窝夹层,上下碳纤维面板选用M40J,铺层方式为[0°/45°/90°/-45°]s,铝蜂窝芯子规格为3×0.05mm,主承力板设计重量为3.98kg。采用基于正交各向异性实体单元的蜂窝夹层结构等效建模方法,将铝蜂窝芯子等效为“中间层”,仿真分析结果表明,主要空间工况下主次镜间的相对位移不超过9.904μm,相对转角不超过4.708″,对应相机调制传递函数最小值为0.252,较设计值仅下降约2%,整机基频达到94.4Hz,相机动、静力学特性能够满足可见光波段遥感器设计要求。

空爆载荷下钛蜂窝夹芯板的变形和破坏

通过有限元数值模拟方法,研究钛蜂窝夹芯板在空爆冲击载荷下的变形和破坏特性。在相同装药类型及装药量、不同炸高的情况下,考察上、下面板的变形过程和速度变化,并分析上、下面板和夹芯的破坏模式。通过对比不同炸高下的钛蜂窝夹芯板破坏程度和破坏形式可知,破坏程度随炸高的减小而明显增大,破坏形式由弯曲发展到脱层甚至破碎。

直升机复合材料吸声结构制造技术及性能研究

本文直升机复合材料吸声以单自由度降噪蜂窝夹层结构为研究对象,开展了吸声理论研究,根据直升机舱内噪声特点对微穿孔板孔径、穿孔率等进行结构参数设计。通过微穿孔板制孔技术、热破胶膜制孔技术、胶接技术等制造技术研究,完成复合材料吸声结构试验件制造,验证了微穿孔板和蜂窝热破胶膜制孔效果良好,且破孔率均为100%;采用两种方案进行试验件胶接,胶接后通孔率98%以上,满足预期要求;采用胶接方案1平面拉伸强度更高,更适用于直升机复合材料吸声结构件制造。在入射频率1600-3600 Hz频率段内,该结构的垂直入射吸声系数在0.5以上,说明对直升机主减/发动机舱声场吸声效果较好。研究结果可对未来直升机减振降噪用复合材料构件研制提供有益参考。

面向天线板热变形的有限元模型修正方法

为满足卫星天线板的在轨热变形测量要求,需要建立精确有限元模型模拟天线板热变形过程。蜂窝夹层板作为天线板主体结构,在有限元建模过程中通常需要对其进行简化处理,导致有限元计算结果与实验测量值之间存在差异。针对上述问题,进行了高温环境下天线板结构的热变形实验,得到温度场分布与热变形位移矩阵。通过对温度场拟合得到有限元模型热载荷。在此基础上,提出了利用天线板有限元模型与实验模型面外位移测量矩阵的均方根误差作为修正目标,基于多岛遗传算法的有限元模型修正方法,对模型材料参数与边界条件进行修正。修正后有限元模型的预测精度得到了明显提高。

蜂窝夹层板横向切应力研究

蜂窝夹层板的研究主要集中在等效模型的刚度等效研究上,而对于蜂窝板及等效模型的切应力研究相对较少。文中建立了蜂窝夹层板的有限元模型,研究了蒙皮厚度对蜂窝切应力的影响,当蒙皮厚度与蜂窝夹层板厚度之比较大时,忽略蒙皮切应力会使蜂窝芯子切应力偏大;研究了通过三明治夹芯板等效模型仿真得到的应力数据换算为蜂窝芯子切应力的方法;最后分析得到了不同约束条件下三明治夹芯板剪力的分布,并计算了切应力。

蜂窝型混凝土空腹夹层板剪力键静力参数化分析

为进一步研究蜂窝型混凝土空腹夹层板新型楼盖结构,同时完善空腹夹层板结构体系,本文研究以某大学文体中心的蜂窝型混凝土空腹夹层板楼盖为基础,提取出其重要构件Y字形剪力键进行模型简化并建立了有限元基准模型。再通过参数化分析,研究不同因素影响下Y字形剪力键静力性能变化。结果表明,纵筋配筋率对剪力键的受剪承载力影响较小,而箍筋体积配箍率、混凝土强度和剪力键截面面积对其有较大影响。为蜂窝型混凝土空腹夹层板的设计研究提供了一定的参考价值。

正弦曲边箭形蜂窝夹芯板抗爆性能研究

爆炸产生的冲击力会对建筑物造成严重破坏.采用一种正弦箭形夹芯板研究其抗爆性能,分析了夹芯板、钢板在不同厚度参数及爆炸荷载下的吸能特性.结果表明:在爆炸作用下,夹芯板变形有局部坍塌和整体坍塌等变形模式,整个系统内夹芯板的比吸能值大于钢板;厚度为0.7 mm和0.3 mm的蜂窝夹芯板容易对保护的构件造成损伤;相较于箭形蜂窝夹芯板和内凹六边形蜂窝夹芯板,正弦箭形蜂窝夹芯板具有更好的吸能特性.

大直径蜂窝型空腹夹层板楼盖动力特性分析

拟建体育场馆的楼盖采用蜂窝型U型钢-砼组合蜂窝型空腹夹层板形式,跨度为39.26m,对楼盖动力特性进行了建模分析。表明U型钢-混组合蜂窝型空腹板楼盖整体性较好,楼盖刚度分布匀称;楼盖的基频值满足国内规范要求;分析了上下肋梁对基频的影响,结果表明,下肋梁高度增加对楼盖刚度提高更有效。

正交异性蜂窝夹层板动、静力学问题的等效分析方法

本文基于低阶剪切理论 ,提出了正交各向异性蜂窝夹层板的一种等效分析方法 ,得到等效板的工程常数和密度 ,解决了国际上公认的大型有限元通用程序如 NASTRAN等不能直接计算蜂窝夹层板动、静力学问题的难题 ,理论验证结果表明 ,等效方法具有高精度的近似。

大跨度蜂窝形空腹夹层板楼盖动力特性分析

为研究新型大跨度钢筋混凝土蜂窝形空腹夹层板楼盖的动力特性,基于通用有限元软件ANSYS,采用子空间迭代法计算结构的基频和各阶振型,考察高跨比、空腹率、上肋和下肋宽度、密肋宽度与高度、表层板厚度、密柱截面边长和边梁宽度等参数对结构基频的影响。分析结果表明,空腹夹层板的振型特征与实心平板结构的振型相似,低阶振型主要表现为楼盖的竖向振动,但空腹夹层板质量轻,刚度分布均匀,受力合理。影响结构基频的主要因素为高跨比、空腹率和密柱截面边长以及上肋和下肋宽度;密肋尺寸、表层板厚度和边梁宽度对空腹夹层板的基频影响较小。为了满足对结构振动舒适度的要求,在工程设计时应将高跨比、空腹率和密柱截面边长作为主要指标进行控制。

冲击载荷作用下方形蜂窝夹层板塑性动力响应分析

将冲击载荷作用下夹层板的响应分为三个阶段,利用能量守恒和刚塑性材料模型,对矩形的方形蜂窝夹层板在冲击载荷作用下塑性动力响应进行了理论分析,推导出四边固支的方形蜂窝夹层板在冲击载荷作用下最终残余变形的近似计算公式,并与有限元仿真结果进行了比较,两者吻合良好,验证了文中方法的正确性。该方法对方形蜂窝夹层板设计和优化具有较好的参考价值。

含脱层的蜂窝夹芯板结构的弯曲试验研究

本文通过四点弯曲试验研究了含脱层的蜂窝夹芯板在纯弯载荷作用下的局部屈曲模式和破坏模式，指出局部屈曲模式是跳跃失稳模式。文中给出了脱层尺寸对局部屈曲临界载荷和破坏载荷的影响曲线。

聚合物夹层复合板材性能及成型技术研究进展

夹层复合板是一种高强轻质的复合板材。主要包括蜂窝夹层结构与泡沫夹层结构。夹层复合板材广泛应用于航空航天领域。早期的夹层板材以金属材料为主。随着聚合物工业的加速发展,聚合物材料以及纤维增强聚合物也成为夹层复合板材的主要材料。主要介绍各种以聚合物为原材料制成的蜂窝夹层板材和泡沫夹层板材的性能、成型技术和应用领域。

基于等效理论的多夹心层蜂窝板模态分析

研究蜂窝板的三明治等效理论,应用该等效理论对蜂窝板夹芯进行等效计算得其等效参数,建立多夹心层蜂窝板的有限元模型,完成不同算例在不同边界条件下的模态分析,解决了通用有限元程序如NASTRAN等不能直接计算蜂窝板的动、静力学性能问题。将计算结果与解析解对比,说明等效方法是合理的,适用于多夹心层蜂窝板结构的有限元分析。

航天器蜂窝夹层板对称热变形分析及试验验证

分析了太阳同步轨道遥感卫星某遥感仪器安装板在平面温度场下的热变形特点,考虑蜂窝芯子横向胀缩,建立了对称热变形问题理论模型,给出控制方程和级数解。同时设计了热变形试验,采用数字近景摄影测量光轴指向变化。理论分析结果与试验结果一致性较好,表明可采用该模型对蜂窝板在轨热变形进行预示。典型高低温工况下蜂窝夹层板对称热变形造成安装其上的相机光轴指向变化在20″左右,选用相对稀疏、较矮的蜂窝芯子,可降低热变形的影响。

周期局域共振蜂窝板的弯曲振动特性研究

基于声子晶体局域共振原理,设计了周期附加局域振子的蜂窝夹层板结构,利用双协调自由界面模态综合法,计算周期局域共振蜂窝夹层板弯曲振动的频响特性,并给出蜂窝夹层板的振型图。分析局域振子刚度、质量等参数对振动带隙的影响特性,得出带隙变化的定性规律。研究表明在振动带隙频率范围内,弯曲振动在此蜂窝夹层板能得到有效的抑制,该研究有望为复杂板壳振动控制提供一条新的技术途径。

弹体头部形状对铝蜂窝夹芯板侵彻特性的影响

利用一级气炮系统分别发射半球形头弹与钝头弹进行铝蜂窝夹芯板的冲击试验,分析弹体头部形状对弹道极限、夹芯板失效模式和能量吸收率的影响规律及机理。结果表明:钝头弹冲击铝蜂窝夹芯板的弹道极限高于半球形头弹;弹体头部形状对铝蜂窝夹芯板的失效模式存在显著影响;夹芯板受钝头弹冲击的能量吸收率明显高于半球形头弹,但随着弹体初动能的增加,二者间的差异逐渐减小。