類方形蜂窩夾層結(jié)構(gòu)力學性能及振動特性分析.pdf

1、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料是高效率、能源節(jié)約型復合材料及其結(jié)構(gòu)的典型代表，在航空航天、汽車、船舶、機械、建筑等領(lǐng)域中有著極其重要的應用價值。類方形蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是類蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的一種。它同樣與大多數(shù)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)一樣，具有夾層結(jié)構(gòu)材料的重量輕、比強度和比剛度高、穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)點。與此同時，它相比于傳統(tǒng)的六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的蜂窩結(jié)構(gòu)又有許多屬于自己的特點。
　　本文主要以類方形蜂窩夾層結(jié)構(gòu)作為研究對象，從夾芯特征結(jié)構(gòu)、夾層板的等效力學性能、固

2、有頻率、結(jié)構(gòu)差異的影響和試驗等方面進行了研究。
　　基于類方形蜂窩結(jié)構(gòu)特有的T字形胞元模型，分別利用Euler梁原理和能量法推導了類方形蜂窩夾芯胞元的等效彈性常數(shù)，兩種方法得到了相符的結(jié)果。同時，在用經(jīng)典方法推導的六邊形蜂窩夾芯的等效彈性常數(shù)中，代入了類方形蜂窩特征結(jié)構(gòu)參數(shù)，得到了與前述兩種方法推理同樣的結(jié)果，證明了類方形蜂窩結(jié)構(gòu)是六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)的演變體。
　　分析了經(jīng)典蜂窩理論公式中的等效泊松比及其隨胞元特征角的變化規(guī)律。

3、對比六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)（正泊松比）和內(nèi)凹六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)（負泊松比），根據(jù)結(jié)構(gòu)變化的連續(xù)性證明了類方形蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)在面內(nèi)兩個特定方向上泊松比為零。分析了夾芯結(jié)構(gòu)泊松比為零的理論意義和物理意義。這其中，蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的泊松比存在等于零的現(xiàn)象，是本文的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。
　　根據(jù)類方形蜂窩結(jié)構(gòu)與六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)的相似性，引用蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的自由振動方程求解了類方形蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的固有頻率響應。分析了等壁厚蜂窩與雙壁厚蜂窩結(jié)構(gòu)的差異，并以等壁厚和雙壁厚類方

4、形蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的固有頻率響應分析為例，說明在基本結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的條件下這兩種類型結(jié)構(gòu)的固有頻率響應存在較大差異。
　　采用有限元分析數(shù)值模擬分析方法，對類方形蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的等效力學性能參數(shù)及模態(tài)參數(shù)進行了計算，分析了理論值與仿真值的差異。并初步研究了夾芯結(jié)構(gòu)泊松比處于臨界零值的現(xiàn)象。通過改進的三點彎曲實驗，測試了類方形蜂窩夾層板的抗彎性能，觀察到了類方形蜂窩夾層板由小變形，到屈曲，再到失效的過程。
　　綜上所述，本文運用理論分