软芯三明治梁受移动点载荷作用的动力响应

为了得到软芯三明治梁在移动集中载荷下的动力响应,基于扩展的高阶三明治梁理论和Hamilton原理,建立了任意节点的弱形式求积三明治梁单元,利用微分求积法的权系数显式表达式给出了单元刚度矩阵和质量矩阵的公式,并验证了刚度矩阵和简化质量矩阵的正确性和方法的有效性,结果表明弱形式的求积单元法具有精度和计算效率高的优点。然后,采用中心差分法首次给出了两端固支软芯三明治梁在移动集中载荷作用时的动力响应。本文的研究拓展了弱形式求积法的应用范围。

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。

某复合材料机身静强度计算

蜂窝材料作为蜂窝夹层结构的夹芯,由于其很高的比强度、比刚度等一系列传统材料不具备的优点,在航空、航天领域有着广泛的应用,成为航空、航天蒙皮的主要材料之一。以某型号纸蜂窝为分析对象,采用三明治夹心实体单元模拟蜂窝结构,机体结构常采用壳,单元应用MSC/NASTRAN软件对其进行数值模拟。

基于响应面方法的碳纤维蜂窝板有限元模型修正

蜂窝板是一种特殊的高强度轻质复合材料,在卫星等航天器结构中应用广泛。MSC/NASTRAN和ANSYS等大型通用有限元软件中没有蜂窝结构单元库,只能用蜂窝板等效结构参数进行计算,等效过程中的简化导致有限元计算结果与试验测量值之间存在差异。基于响应面的模型修正方法可以避免每次迭代都调用有限元程序,提高计算效率。依据三明治夹芯板理论计算蜂窝芯等效结构参数,用ANSYS中的SHELL91单元建立多铺层碳纤维蜂窝板模型,用基于均匀设计的试验设计方法进行试验设计,获得蜂窝板在各因素和水平下的试验数据,构造二次多项式响应面,并用带变异算子的改进粒子群算法对蜂窝芯结构等效参数进行修正,修正后参数代入有限元模型,能有效改善模型计算质量。

多夹心层蜂窝板动力学特性分析与仿真

蜂窝夹层板广泛的应用在航空航天领域,蜂窝夹层板的动力学特性分析是一重要的课题。由于蜂窝板是一种结构型材料,无法直接给定其物理参数,因此该文首先研究了蜂窝板的三明治等效模型,应用该等效模型对蜂窝板夹芯进等效计算,得到了等效物理参数。利用这些参数建立了多夹心层蜂窝板的有限元模型,完成了不同算例在不同边界条件下的振动仿真,得到了各阶模态频率和振型的可视化仿真结果。将仿真结果与解析解对比说明,等效模型是合理的,且能很方便地处理多夹心层蜂窝板,可进一步推广至其他多夹心层蜂窝板结构的分析当中。

整流罩声振试验蜂窝夹层板建模方法

针对整流罩主体结构由蜂窝板结构构成的特点,在使用统计能量分析法进行整流罩结构高频振动噪声环境预示研究时,重点对蜂窝夹层板建模的三明治夹芯板理论、等效板理论和蜂窝板理论三种等效方法进行比较分析。采用蜂窝夹层板的三种不同等效理论对整流罩整尺度结构进行统计能量分析建模,并将预示结果与在混响室内进行的该整流罩声振实验结果进行对比,分析表明三明治夹芯板理论更适用于研究蜂窝板的高频振动特性。

大型波束波导平面反射镜设计与仿真技术研究

针对大型波导波束天线中大型平面反射镜的需求,给出了一种新的结构形式与制造方法,能够满足平面反射镜的高精度、高刚度以及轻量化的要求。通过有限元分析优化设计,对比不同材料、不同结构形式下的平面反射镜的力学性能,分析对比了常见蜂窝夹层结构计算的等效方法。依据蜂窝夹层三明治夹芯板理论的有限元分析结果,采用铝合金材料加铝蜂窝复合成型的设计,合理地设计了平面镜结构形式以及连接形式,加工了3块平面反射镜。验证结果表明,所设计加工的平面反射镜达到了设计要求的精度、刚性以及轻量化的指标,可以满足工程的实际需要。

光学小卫星主载荷承力结构的多工况优化设计

为了降低光学小卫星相机次镜上的随机响应,提出了一种蜂窝夹层板结构的优化设计方法,对小卫星光学载荷的蜂窝安装板进行结构参数的优化设计。首先,以整星一阶频率不低于40 Hz为优化目标,对蜂窝芯子密度进行优化,根据三明治夹心理论,推导计算了蜂窝芯子等效力学参数。然后,以次镜的随机响应为优化目标,对蜂窝夹层板的碳纤维面板进行铺层优化设计,得到最优铺层顺序为[0/45/90/-45]S,总厚度为0.8 mm。根据以上计算得出蜂窝芯子及碳纤面板等效参数,对整星进行分析。最后,开展了整星振动试验,测量了整星模态和响应,对试验数据进行采集。结果表明:整星模态为42.2 Hz,次镜最大随机响应为11.1g,均在合理范围之内,满足了组件力学要求。

(1,3,5-C_3P_3H_3)M与(1,3,5-C_3P_3H_3)_2M(M=Ti,V,Cr)配合物的结构与芳香性

运用密度泛函理论研究了（1，3，5-C3P3H3）M和（1，3，5-C3P3H3）：M（M=Ti,V,Cr）的结构、键合能以及芳香性．结果表明：低自旋的（1，3，5-C3P3H3）M和（1，3，5-C3P3H3）：M基态结构分别具有C3v，和D3n对称性．金属与配体间为共价作用，二者之间存在σ、π和δ种成键方式．V的三明治配合物的解离方式与Ti和Cr的三明治配合物不同，前者为分步解离，后两者则为一步解离．其中（1，3，5-C3P3H3）2Cr（D3n）的第-解离能最大，配合物最稳定．这些三明治和半三明治配合物都具有中心芳香性、内芳香性和外芳香性，且中心芳香性均大于自由配体（1，3，5-C3P3H3）的中心芳香性．芳香性主要贡献来源于臌和金属原子的孤对电子．内芳香性按照Ti、V、Cr的顺序依次增大，且内芳香性明显要大于外芳香性．高自旋的半三明治（1，3,5-C3P3H3）Ti（C3，5A1）与单重态（1，3，5-C3P3H3）Ti（C3v,1A1）相比，配体的变形性增大，稳定性增加，且C平面中心芳香性和内芳香性均增大，但P平面的中心芳香性却降低．

复合材料起落架舱门结构优化设计

基于有限元软件ANSYS建立复合材料起落架舱门参数化有限元模型,基于三明治夹芯板理论将蜂窝芯层等效为均质的厚度不变的层板,以蜂窝夹芯高度与复合材料面板各铺层厚度为设计变量,以铺层板、蜂窝夹芯的强度,结构稳定性以及结构刚度为约束函数,以结构质量最轻为目标函数,基于ANSYS优化模块首先选择零阶法进行优化得到粗略解,其次选择一阶梯度优化法进一步对夹层结构进行优化设计,得到最优蜂窝芯子厚度、蒙皮各铺层厚度。

方舱壁板蜂窝夹层板等效计算探讨

介绍了蜂窝夹层板等效计算的各种方法,在对各种方法进行分析对比的基础上,选择采用三明治夹芯层理论进行某型号方舱壁板的等效计算,并提出了设计方案的基本流程,为方舱壁板蜂窝夹层板的设计确立了理论分析的基础。

铝蜂窝夹层结构等效模型在低速冲击仿真中的应用

在Abaqus中建立了铝蜂窝夹层结构详细模型,选取三明治夹芯板理论和Y模型理论对蜂窝夹层结构进行等效分析,建立了等效低速冲击有限元模型,通过对比动力学仿真中等效模型与详细模型的接触力时间曲线、冲击损伤深度。结果表明:等效模型减少了建模及仿真计算时间,仿真结果与详细模型十分接近。