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基于高阶剪切理论的复合材料格栅夹层板弯曲特性 被引量：5
1
作者 李华东 周振龙 陈国涛 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2745-2755,共11页
基于高阶剪切弯曲理论,对含有软质芯材的复合材料格栅夹层板的弯曲特性进行了理论研究。基于能量法,推导了含有软质芯材的复合材料格栅的等效弹性参数计算式;基于高阶剪切弯曲理论,推导了夹层板的弯曲平衡微分方程,并采用Navier方法,给... 基于高阶剪切弯曲理论,对含有软质芯材的复合材料格栅夹层板的弯曲特性进行了理论研究。基于能量法,推导了含有软质芯材的复合材料格栅的等效弹性参数计算式;基于高阶剪切弯曲理论,推导了夹层板的弯曲平衡微分方程,并采用Navier方法,给出了分布载荷作用下四边简支、上下表层为对称正交铺层的夹层板弯曲问题的理论解;用算例对典型格栅夹层板的理论解和有限元仿真解进行了对比,两者误差为7.1%,验证了本文理论方法的正确性;并分析了夹层板跨厚比、格栅厚度、格栅复合材料铺层角度、格栅间距等参量对含有软质芯材的典型复合材料格栅夹层板弯曲挠度的影响规律。 展开更多
关键词 复合材料 格栅结构 格栅夹层板 高阶剪切理论 弯曲
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高稳定碳纤维格栅夹层反射器结构设计及型面热变形优化 被引量：5
2
作者 张尉博 张琦 +5 位作者 徐宏涛 鞠博文 郝旭峰 王晓蕾 涂家祎 顾轶卓 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第5期40-46,62,共8页
为控制星载反射器在轨运行期间的型面热变形,本文以一口径为1.2 m的抛物面反射器为研究对象,设计出一种制造工艺简单的高稳定碳纤维格栅夹层结构。首先,建立预测型面热变形的数值模拟方法,探究格栅芯子的结构参数对型面热变形的影响,以... 为控制星载反射器在轨运行期间的型面热变形,本文以一口径为1.2 m的抛物面反射器为研究对象,设计出一种制造工艺简单的高稳定碳纤维格栅夹层结构。首先,建立预测型面热变形的数值模拟方法,探究格栅芯子的结构参数对型面热变形的影响,以热变形均方根(RMS)为指标优化格栅的结构形式。然后,按照优化后的结构形式制备反射器,采用近景摄影技术测量低温下的型面热变形,验证了数值模拟方法的有效性。最后,研究了上蒙皮表面的树脂修型膜对型面热变形的影响规律。结果表明:优化后的格栅夹层反射器在-80℃~25℃均匀温度场下的型面热变形RMS为4.03μm,满足亚毫米波天线的使用要求;型面热变形RMS随树脂修型膜厚度和线膨胀系数的增加呈线性增加,因此在修型工艺中应严格控制树脂修型膜的厚度并选用低线膨胀系数的树脂。 展开更多
关键词 格栅夹层 反射器 结构设计 型面 热变形 复合材料
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基于复合材料夹芯结构的辐射/承载一体化天线设计与表征
3
作者 董佳晨 黄睿麟 +4 位作者 邱煜坤 张鹏飞 于霞 郑锡涛 闫雷雷 《航空科学技术》 2024年第6期12-21,共10页
传统天线安装在飞行器上会产生增大飞机雷达截面积(RCS)、影响气动性能等问题,严重影响飞行器性能,因此,天线与飞行器结构进行一体化设计是未来机载天线的发展趋势之一。本文通过将玻璃纤维复合材料(FR-4)格栅结构与微带天线进行复合,... 传统天线安装在飞行器上会产生增大飞机雷达截面积(RCS)、影响气动性能等问题,严重影响飞行器性能,因此,天线与飞行器结构进行一体化设计是未来机载天线的发展趋势之一。本文通过将玻璃纤维复合材料(FR-4)格栅结构与微带天线进行复合,提出了一种辐射/承载一体化天线设计方案,设计了格栅夹芯天线和泡沫填充格栅天线。通过电磁仿真和测试表征了两种天线结构的辐射性能,其工作频段均在12.65~12.85GHz之间,增益均大于10dBi。面外压缩试验结果表明,通过在格栅夹芯天线填充泡沫,可有效地提升原结构的承载特性和能量吸收特性。本文提出的一体化天线结构有效地提高了结构效率,在工程应用中可替换飞行器中现有夹芯结构,进一步扩展一体化结构的应用空间。 展开更多
关键词 微带天线 格栅结构 泡沫填充 一体化设计 力学性能
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格栅夹层梁的热弯曲变形 被引量：4
4
作者 张锐 尚新春 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1558-1565,共8页
考虑内部热传导,研究了格栅夹层梁一侧受热后的弯曲变形。认为变形后夹层结构中间腹板无弯曲。利用格栅夹层梁结构上的周期性,通过胞元结构的内力平衡方程和变形协调关系,得到了胞元两端内力和位移的关系。引入传递矩阵,建立了夹层梁内... 考虑内部热传导,研究了格栅夹层梁一侧受热后的弯曲变形。认为变形后夹层结构中间腹板无弯曲。利用格栅夹层梁结构上的周期性,通过胞元结构的内力平衡方程和变形协调关系,得到了胞元两端内力和位移的关系。引入传递矩阵,建立了夹层梁内力和变形随温度变化的表达式。应用所建立的模型计算了悬臂格栅夹层梁在其上表面受热后的变形。在格栅夹层梁包含的胞元数量较多、腹板高度较小且厚度与表板厚度相近的情况下,由本文模型计算得到的挠度结果与有限元结果吻合较好。 展开更多
关键词 格栅夹层结构 热弯曲 变形 胞元结构分析 传递矩阵
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十字嵌锁型格栅夹芯结构设计及低速冲击性能 被引量：3
5
作者 曹忠亮 朱昊 +1 位作者 董明军 何庆 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期1190-1207,共18页
针对传统复合材料格栅夹芯结构极限承载能力较低、单胞封闭易造成水汽凝结的问题,在分析管胞微观结构和功能性的基础上,提出一种新型十字嵌锁型格栅夹芯结构。首先选取最小体积(最小质量)和最小变形(最大刚度)为优化目标,利用第二代非... 针对传统复合材料格栅夹芯结构极限承载能力较低、单胞封闭易造成水汽凝结的问题,在分析管胞微观结构和功能性的基础上,提出一种新型十字嵌锁型格栅夹芯结构。首先选取最小体积(最小质量)和最小变形(最大刚度)为优化目标,利用第二代非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)完成多目标优化,采用三维Hashin失效准则和改进的刚度退化方法建立格栅夹芯板的冲击渐进损伤有限元分析模型,研究多种低速冲击载荷对不同相对密度夹芯结构的不同位置的破坏机制及力学响应。结果表明:新型格栅夹芯结构表现出良好的低速冲击阻抗,其随芯子的空间分布存在差异,格栅间隙处的抗冲击性能较弱,芯子密度的提高不能有效增强该位置处的冲击强度,夹芯结构所受到的破坏远远大于冲击器撞击格栅交点处的情况;受不同冲击位置和冲击速度的影响,载荷-时间和位移-时间曲线呈现出不同的典型模式,芯子出现屈曲、分层、粘接剥离、折弯变形等失效形式,复合材料上面板发生混合损伤,随着冲击速度的增加,芯子和面板的损伤程度也愈严重。 展开更多
关键词 格栅夹芯结构 多目标优化 低速冲击 失效准则 破坏机制
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考虑腹板弯曲的一维格栅夹层结构热变形 被引量：1
6
作者 张锐 尚新春 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期331-335,共5页
针对温度载荷作用下一维格栅夹层结构的柱面弯曲问题,提出了一个新的考虑了腹板弯曲效应的分析模型.假设夹芯内变形后腹板依然垂直于上、下面板,并且腹板两端无相对转动.将腹板和面板均视为处于弯曲和热伸长状态下的弹性梁,由此建立了... 针对温度载荷作用下一维格栅夹层结构的柱面弯曲问题,提出了一个新的考虑了腹板弯曲效应的分析模型.假设夹芯内变形后腹板依然垂直于上、下面板,并且腹板两端无相对转动.将腹板和面板均视为处于弯曲和热伸长状态下的弹性梁,由此建立了所选胞元的平衡及几何方程,以及相邻胞元间受力和位移的相互关系.利用传递矩阵方法得到了夹层结构受热变形.作为一个算例,分析了几何与材料参数对悬臂夹层结构自由端最大挠度的影响.本文结果与有限元方法得到的结果相一致,证实了本文所提出的分析模型的正确性. 展开更多
关键词 格栅夹层结构 热变形 腹板弯曲 胞元分析 传递矩阵
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国产5056铝蜂窝芯的制备与性能评价
7
作者 徐挺 刘星 +3 位作者 武海生 黎昱 吕琦 荣健 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期55-60,共6页
针对太阳翼基板用高性能低密度5056铝蜂窝芯的需求,开展了国产5056超薄铝箔制备及配套阳极氧化表面处理、国产5056铝蜂窝的制备和性能评价。研制的国产5056铝蜂窝芯公称密度17.28 kg/m^(3),节点强度为1.87 kN/m,蜂窝芯裸压缩、平面压缩... 针对太阳翼基板用高性能低密度5056铝蜂窝芯的需求,开展了国产5056超薄铝箔制备及配套阳极氧化表面处理、国产5056铝蜂窝的制备和性能评价。研制的国产5056铝蜂窝芯公称密度17.28 kg/m^(3),节点强度为1.87 kN/m,蜂窝芯裸压缩、平面压缩、L向剪切、W向剪切强度分别达到了0.29、0.31、0.38、0.27MPa,力学性能均达到了进口蜂窝芯的水平。蜂窝芯胶膜热破工艺性能较好,网格夹层结构节点无脱开,弯曲刚度和强度测试值均达到了进口蜂窝测试值的水平,可以满足使用需求。试验结果可为后续高性能低密度铝蜂窝芯的型号应用及原材料国内自主保障提供数据基础及技术基础。 展开更多
关键词 高性能低密度 国产5056铝蜂窝芯 力学性能 网格夹层结构
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非均匀温度影响下格栅夹芯结构微极梁等效方法
8
作者 张锐 冯亚 杨硕 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第6期672-680,共9页
通过胞元能量等效的方法,将格栅夹芯结构等效为连续的微极弹性材料,得到了等效微极弹性材料的本构关系.利用几何关系与平衡条件建立了微极梁受热变形的控制方程组,给出了微极梁位移随温度载荷变化的表达式.通过对比等效微极梁模型、夹... 通过胞元能量等效的方法,将格栅夹芯结构等效为连续的微极弹性材料,得到了等效微极弹性材料的本构关系.利用几何关系与平衡条件建立了微极梁受热变形的控制方程组,给出了微极梁位移随温度载荷变化的表达式.通过对比等效微极梁模型、夹层梁模型和ANSYS有限元软件计算的非均匀温度影响下悬臂格栅夹层梁受热弯曲变形的数值结果,验证了微极弹性等效的有效性.结果表明,将不连续的格栅夹芯结构等效为连续介质构成的模型时,由于约束的增加、自由度的减少,需要更多的应力、应变参量来描述其非局部的特性. 展开更多
关键词 格栅夹芯结构 微极等效 温度载荷 非局部性
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含局域共振单元复合材料格栅夹芯结构的吸声性能研究 被引量：2
9
作者 罗英勤 楼京俊 张焱冰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期291-296,共6页
提出了一种耐静压的复合材料格栅夹芯吸声结构。格栅格内填充聚氨酯基体,基体内嵌入软橡胶包覆的铁球作为局域共振散射体单元。采用有限元方法对结构在常压和3 MPa静压下的吸声性能进行了对比计算,结果表明静压下结构吸声性能稳定。通... 提出了一种耐静压的复合材料格栅夹芯吸声结构。格栅格内填充聚氨酯基体,基体内嵌入软橡胶包覆的铁球作为局域共振散射体单元。采用有限元方法对结构在常压和3 MPa静压下的吸声性能进行了对比计算,结果表明静压下结构吸声性能稳定。通过建立吸声系数曲线、平均能耗曲线、位移场和能耗密度场的关系,对结构吸声机理进行了分析。最后采用遗传算法对结构的宽频吸声性能进行了优化设计,优化后平均吸声性能提高150%且在低频点处吸声系数达到0.99,此时结构厚度小于λ/14,实现了小尺寸控制大波长低频声波。有望通过增加更多材料和结构参数或在不同格栅格填充针对不同低频点完美吸声的微结构来实现低频宽带吸声结构设计。 展开更多
关键词 复合材料格栅夹芯结构 局域共振单元 遗传算法 静压 水下吸声性能
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