V型夹层板性能和等效理论国内外研究现状_毕业论文

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V型夹层板性能和等效理论国内外研究现状

1、V型夹层板性能研究现状

在国内,陈林[3]对V型夹层板的夹层芯参数对其压皱性能的影响研究中利用通用有限元软件MSC/PATRAN模块进行建模对比试验方法得到以下结论:在对夹层板的抗撞结构进行结构设计时,要综合考虑结构的平均压皱强度和比能来确定夹芯层的结构。随着壁厚和角度的增加夹芯层比能也相应增加,但夹芯层高度的增加会使比能减小;随着夹芯板厚度的增加其平均压皱强度,但随高度和角度的增大而减小。夹芯层高度的增加使结构的有效压皱行程变大,即增加碰撞的缓冲时间。

江苏科技大学王自力[4]通过MSC.Dytran分析比较在典型工况空爆载荷下传统加筋板的上层建筑甲板和V型夹层板的上层建筑甲板的损伤机理,并且分析了不同冲击因子下夹层板的上蒙皮比加筋板平板少,加筋板平板产生的位移、速度、加速度增量比V型夹层板上蒙皮相应指标增量大,但比V型夹层板下蒙皮相应指标增量小。

张延昌[5]在对V型夹层板承受横向载荷的研究中证明了采用有效的有限元模型化技术比试验方法更为有效,也证实了V型夹层板在横向载荷作用下吸能的高效性。并且用大量有限元实验以及试验模型验证参数的变化对其吸能特性的影响。

李卓[6]在对其声学性能方面的研究中也是通过有限元分析软件得到,在低频段,V型夹层板结构所受的水下辐射声压随着其单元边长的增加而增加,单元边长的增加不利于夹层板结构的声学性能;而在中高频段,单元边长的增加会抑制夹层板结构的水下声辐射,由此可知在单元边长的增加对夹层结构的声学性能的影响在低频段变差,而在中高频段变好。夹芯板厚度的变化也对它的声辐射性能影响较大。在低频段,夹层板的辐射声压随厚度的增加先减小后增大,说明存在一个厚度使其声学性能达到最优;在高频段,夹层板的辐射声压随厚度的增加而减小。所以存在最优的夹芯板厚度使其声学性能最好。这说明能设计出一种适用于各个频段的夹层板使其声学性能最优。

根据对V型夹层板的各项性能研究证明,在设计夹层板时根据其结构对性能的需要,可通过改变夹层板面板厚度、夹芯板厚度、夹芯层高度、节距、面板与夹芯板角度等几何参数来等到符合需要的夹层板。

2、夹层板等效理论研究现状

在对夹层板力学性能分析的理论中主要有以下三个[7-10]:

Reissner理论,该理论是基于Reissner层板理论提出的,它把夹层板分为两个部分:第一部分为夹层板的上下面板,它只承受面内力,而忽略自身的抗弯刚度;第二部分为夹芯层,它只承受横向的剪切力,而把夹芯中面的应力视为零。用此理论解析夹层板总体弯曲和压曲问题比较简便且误差较小。

Hoff理论,该理论提出考虑面板的抗弯性能,但夹芯层仍只考虑承受横向载荷。

普鲁卡夫-杜庆华理论,该理论相比Reissner理论和Hoff理论提出的较晚,它认为夹芯层除了能承受剪力以外,还因考虑夹芯层的横向弹性变形。

在对夹层板力学性能研究的模型中Allen模型[11]是应用较多的一个,该模型认为主要起抗剪作用的是较厚却柔软的夹层板的夹芯层,主要起抗弯作用的是较薄却坚硬的面板。因此他对面板采用霍夫假设,对夹芯层采用反平面假设,忽略了夹芯层的抗弯能力和面板的抗剪能力,从而将面板与夹芯层的作用完全区分开来,极大简化了分析的难度。

而Reuss建立的Reuss模型通过分析各向同性材料中各相承担应力相等的假设。另外还有很多其他模型,如Voigt在一种简单假设情况下,建立了Voigt模型[13]。该模型认为在施加外载荷后,复合材料总是引起两相相同应变。但在很多分析中,这两种模型都不能单独准确描述复合材料的等效弹性常数,故采用两种模型的组合来表述复合材料的等效弹性模量,如用Halpain.Tsai修正公式来模拟一些复合材料的等效弹性模量[12]。 (责任编辑:qin)