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。 本文的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,以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的热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。关于填充点阵夹层的均质刚度公式,该公式建立了均值刚度与填充物和杆件的几何与物理参数的关系,可用于指导填充点阵夹芯的刚度设计;关于填充点阵夹层板的热屈曲公式,则建立了临界温度与填充点阵夹层板各项几何、物理参数之间的关系,可用于提升夹层板的抗热整体屈曲强度;最后是填充点阵夹层板的热失效公式,总结了填充点阵夹层板的各种失效行为,以及各种失效行为随物理、几何参数的变化规律,当填充点阵夹层板承受热-力载荷时,其热失效公式可用于指导其强度设计,填充点阵夹层板的轻量设计也根据热失效公式给出,该公式结合失效图谱,可指导对填充点阵夹层板的比强度设计。 |
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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