3D-Kagome點陣夾芯板的力學(xué)性能研究.pdf

1、Kagome點陣夾芯結(jié)構(gòu)是近年來提出的一種力學(xué)性能十分優(yōu)異的新型點陣夾芯結(jié)構(gòu)。與四面體型、金字塔型點陣芯子結(jié)構(gòu)相比，3D-Kagome芯子結(jié)構(gòu)具有更高的強度和更好的抗屈曲性能，同時表現(xiàn)出更好的各向同性特性。
　　本文將芯子桿件單胞等效成相同幾何尺寸的實體單胞，建立了芯子結(jié)構(gòu)的有效性能計算模型。利用等應(yīng)變理論，推導(dǎo)出該結(jié)構(gòu)在面外載荷和橫向剪切載荷作用下的等效屈服強度和剛度。利用材料力學(xué)相關(guān)知識，導(dǎo)出Kagome芯子的彈塑性失穩(wěn)時的臨

2、界應(yīng)力，并繪制出芯子的剪切屈服和失穩(wěn)破壞圖。對Kagome、四面體和蜂窩芯子的剛度、塑性屈服、彈性屈曲強度進(jìn)行了比較研究，評價了各種結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣。
　　建立了3D-Kagome點陣夾芯板在理想沖擊載荷作用下的分析模型，將含有大量周期性單胞的芯子等效為實體結(jié)構(gòu)，給出了芯子的等效強度和剛度，并建立了Kagome芯子的等效本構(gòu)關(guān)系。采用瞬態(tài)動力學(xué)分析軟件MSC.Dytran，模擬了Kagome夾芯板在理想沖擊載荷作用下的響應(yīng)，給出了結(jié)

3、構(gòu)的位移、速度及有效應(yīng)力在整個時域上的響應(yīng)曲線。研究了板的最大撓度隨芯子相對密度、芯子的厚度參數(shù)和沖擊載荷大小的變化規(guī)律，得出了該結(jié)構(gòu)抵抗沖擊的最優(yōu)化設(shè)計方案。與相同重量的實體板比較，發(fā)現(xiàn)3D-Kagome點陣夾芯板在抵抗沖擊、能量吸收和耗散等方面具有很大的優(yōu)勢。
　　利用有限元分析軟件MSC.Nastran，對一種典型的3D-Kagome點陣夾芯板進(jìn)行了固有頻率和模態(tài)分析，得到了結(jié)構(gòu)的低階自由振動頻率和模態(tài)，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的振動具有梁