六边形蜂窝等效面外剪切模量预测及其尺寸效应

给出了预测六边形蜂窝材料等效剪切模量及其尺寸效应的圆筒扭转力学模型和扭转能量法,建立了等效面外剪切模量G13相对于材料体分比v、周向单胞数n、圆筒半径r和单胞层数参数m变化的解析表达式;同时将扭转能量法、有限元数值模拟计算和G--A经典细观力学方法进行了比较,从理论上揭示并验证了尺寸效应的存在性.结果表明,当蜂窝体胞尺寸相对结构尺寸无穷小时,预测结果趋近于细观力学方法的结果.此外,利用周期性蜂窝材料的结构对称特性,使用体胞子结构有限元计算模型进行等效面外剪切模量及其尺寸效应的预测,在不影响计算结果的前提下极大地提高了计算效率.

落叶松结构胶合板面外剪切和大板弯曲强度测试分析

通过对不同厚度落叶松结构胶合板力学性能的测试试验,首次给出了7种厚度落叶松结构胶合板面外剪切强度和大板弯曲强度性能,以及达到的力学性能的等级标准。

铝蜂窝夹芯板面外剪切性能试验研究与数值模拟

通过试验和数值模拟对铝蜂窝夹芯板的面外剪切行为和力学性能进行了研究,讨论了其失效模式,提取了典型荷载-位移曲线,分析了面板厚度、蜂窝胞元尺寸和芯层厚度对夹芯板极限承载力和吸能能力的影响。结果表明,铝蜂窝夹芯板面外剪切破坏过程大致经历弹塑性变形阶段、上面板损伤失效、芯层致密和下面板损伤失效4个阶段,呈现出整体性失效和阶段性失效两种失效模式。失效模式类型主要受到面板厚度和胞元尺寸的相对关系影响,增加面板厚度或胞元尺寸都会使破坏模式从整体性失效向阶段性失效转变,阶段性失效模式吸能能力比整体性失效模式提高。剪切强度和吸能能力随面板厚度增加而提高,随胞元尺寸增大而降低,剪切强度受芯层厚度的影响很小,夹芯板吸能能力随芯层厚度增加而提高。数值模拟与试验结果吻合程度较好,充分验证了有限元模型的可靠性。

CFRP圆形胞元蜂窝芯层面外剪切模量

为了减少卫星的热变形,将碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)材料圆管周期排布获得新型圆形胞元蜂窝芯层。考虑无论是Ressiner理论还是商业有限元软件ABAQUS,层合板计算热变形时,芯层的面外剪切模量均很重要,因此对CFRP圆形胞元蜂窝芯层的面外剪切进行了研究。分别从应力与应变的角度基于能量等效原理求出圆形胞元蜂窝芯层的面外剪切模量公式。以T300/环氧材料的工程常见铺层为例,比较基于ABAQUS软件计算所得剪切模量仿真解与公式计算所得理论解,其最大误差仅为10.4%,证实公式对于CFRP材料的适用性。同时用(±45°)2铺层的T300/环氧芯层完成双剪试验,试验结果与理论结果误差为24.1%,与前人研究的铝蜂窝面外剪切模量理论解与试验解的误差相近。最后通过仿真手段证实,24.1%的误差对整体夹层结构影响较小,说明公式具有良好的工程应用价值。为以后CFRP圆形胞元蜂窝芯层的设计提供重要基础。

关于蜂窝芯体面外等效剪切模量的讨论

对于六边形蜂窝芯体,其面内等效参数具有确定的解析式,便于应用;相比之下,对于面外等效剪切模量,现有工作只能给出其上下限,由于没有确定的取值,给工程计算带来了困扰.为克服这一矛盾,论文通过Y型蜂窝胞元,针对薄面板的情况,重新分析了芯材的面外等效剪切模量.针对直壁板与斜壁板厚度为1:1和2:1的情况,给出了近似的弹性力学解答,并由此确定出面外等效剪切模量的上限.论文方法所确定的剪切模量的上限与文献给出的剪切模量的下限是相同的,从而使该模量也具有确定的解析表达式,方便了数值计算和分析.试验数据和有限元数值分析均验证了论文结论的正确性.

落叶松结构胶合板力学性能

为促进国产落叶松结构胶合板在建筑领域的应用,参考了日本农林标准《日本农林胶合板标准-结构用胶合板》,对7种厚度落叶松结构胶合板的面外剪切强度和大试件弯曲强度进行检测,旨在提供准确的设计和施工技术参数。结果显示,7种厚度胶合板的面外剪切强度和大试件弯曲强度,超过日本标准要求的指标值。

风机叶片夹层结构典型失效模式分析研究

本文概述了风电叶片夹层结构的典型失效模式,通过试验及数值模拟重点研究了壳体夹层结构的面外剪切强度失效和腹板的整体屈曲失效模式。采用工字梁结构型式对腹板上的夹层结构的整体屈曲失效进行了试验和计算分析,试验失效载荷和计算屈曲载荷值偏差小于10%,同时分析夹层面板数量和芯材厚度对腹板屈曲失效的影响,得到芯材厚度是最为有效提高腹板屈曲承载力的方法;最后分析了叶片壳体夹层结构由于承受部分剪切力,易造成夹芯材料的面外剪切强度失效,通过平板夹层结构的四点弯曲的极限及疲劳试验,得到极限及疲劳载荷下的芯材面外剪切强度许用值。