激光焊接I型三明治板的力學行為研究及結構設計.pdf

1、三明治板是一種新型輕質結構，具有重量輕、剛度和強度較大的特點，還具有減震、降噪以及抗沖擊能力強等優(yōu)點，因此三明治板在船舶、車輛、建筑等領域得到廣泛應用。目前，已有的三明治板研究中都假設接頭是“全焊縫接頭”，然而在實驗中發(fā)現(xiàn)激光焊接三明治板接頭具有不連續(xù)的特征，如果剛度計算中不考慮焊接接頭的影響會過高的估計剛度值。
　　對三明治板進行外伸三點彎曲實驗，通過改變焊縫寬度以及焊縫間隙，得到焊接接頭的不連續(xù)性對其剛度和強度的影響規(guī)律，其中

2、焊縫寬度是主要的影響因素。當焊縫寬度小于芯板厚度的60％時，剛度剛度隨焊縫寬度的增大也明顯增大，但是當焊縫寬度大于芯板厚度的60%時，焊縫寬度的影響變得很小。因此，給出了考慮焊接接頭不完整性的三明治板彎曲剛度表達式。
　　通過對不同結構參數(shù)的三明治板進行三點彎曲實驗，得到面板厚度、芯板間距和芯板高度對彎曲剛度的影響規(guī)律。增大面板厚度，減小芯板間距，增大芯板高度，都能使三明治板的彎曲剛度增大。但是同時改變這些結構參數(shù)時，發(fā)現(xiàn)面板厚度

3、和芯板厚度制約著焊縫寬度的大小，芯板間距和芯板厚度決定著芯板高度對彎曲剛度的影響規(guī)律。
　　基于以上的分析，以I型三明治板的比彎曲剛度最大為目標函數(shù)，以面板厚度、芯板間距、芯板厚度、芯板高度、焊縫寬度為設計變量，以接頭屈服條件、中點撓度、面板屈服、局部撓度作為約束函數(shù)。運用移動漸近線法（MMA）對這些變量、約束條件及函數(shù)編程，得到三明治板的結構設計程序，利用Matlab軟件實現(xiàn)三明治板的結構優(yōu)化設計。
　　運用優(yōu)化設計程序對