题名填充点阵夹层板的热屈曲理论研究
作者胡修禹
答辩日期2021-05-28
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点北京
导师袁武
关键词点阵结构, 热屈曲, 均值刚度矩阵, 热-力失效图谱
其他题名Theoretical Analysis on the Thermal Buckling Behavior of the Material Filled Sandwich Panels with Truss Cores
学位专业固体力学
英文摘要

填充点阵夹层结构由于其优异的承载能力与多功能一体化等特点,在航天、航空、交通运输等工程领域均有广阔的应用前景。近年来关于填充点阵结构的研究工作主要针对其常温环境下的承载、冲击吸能等特性,关于复杂热-力载荷下填充点阵夹层结构失效行为的理论研究,例如热冲击、热屈曲等关键性能还缺乏系统的研究工作。因此,本文主要针对填充点阵夹层板热屈曲行为开展研究,通过理论分析获得不同材料与几何参数对结构热-力失效行为的影响规律。

首先,基于应变能守恒定律,通过细-宏观尺度分析杆件、填充物应变能与总应变能的关系,获得填充点阵夹芯等效刚度矩阵。在此基础上,分析混合填充点阵夹芯等效力学性能与杆件各参数(包括几何构型,截面,模量)和填充物各参数的关系,给结构设计提供提供理论指导。

其次,以填充点阵夹芯等效力学性能研究为基础,通过哈密顿原理获得了均匀温升条件下填充点阵夹层板结构热屈曲分析控制方程,基于Zig-Zag剪切模型获得了不同边界条件下结构的热屈曲临界失效温度。分析边界条件、剪切模型、材料参数、几何参数等对填充点阵夹层板临界屈曲温度的影响。

然后,给出了高温环境下填充点阵夹层结构不同失效模式下的临界载荷,包括整体屈曲、杆件屈曲、屈服等。通过比较不同失效模式的大小,获得了不同失效模式之间的临界转换关系,形成了无量纲几何参数下的失效图谱。分析了载荷参数、几何参数等对失效图谱的影响规律。

本文理论推导结合有限元验证,将现有的均质刚度系数理论和夹层板屈曲理论进行改进适用于填充点阵夹层板,并在此过程中对原有理论进行简化,使得其适用性更广。最后,本文分析了影响填充点阵夹层板热屈曲临界失稳温度物性以及几何影响因素,提出了能够提升夹层板热防护能力的方法

本文总结了三个公式,分别关于填充点阵夹层板的刚度和强度关于填充点阵夹层均质刚度公式公式建立了均值刚度与填充物杆件几何物理参数的关系用于指导填充点阵夹芯的刚度设计关于填充点阵夹层板热屈曲公式建立了临界温度填充点阵夹层板各项几何物理参数之间关系可用于提升夹层板的整体屈曲强度最后填充点阵夹层失效公式总结了填充点阵夹层板各种失效行为,以及各种失效行为物理、几何参数的变化规律,填充点阵夹层板承受-载荷失效公式可用于指导强度设计填充点阵夹层板轻量设计根据热失效公式给出该公式结合失效图谱,指导填充点阵夹层板强度设计

语种中文
内容类型学位论文
源URL[http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/86862]  
专题力学研究所_流固耦合系统力学重点实验室(2012-)
推荐引用方式
GB/T 7714
胡修禹. 填充点阵夹层板的热屈曲理论研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021.
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