蜂窩體胞尺寸對夾芯板性能的影響研究.pdf

1、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)以其獨特的構(gòu)造形式和顯著的多功能特性而備受矚目，被廣泛應(yīng)用在航空、航天等工程領(lǐng)域。本文簡述了蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的發(fā)展應(yīng)用概況及其構(gòu)造和性能特點，回顧了近年來夾芯蜂窩在細觀力學(xué)等效、傳熱性能等效和體胞微結(jié)構(gòu)尺寸影響等方面的研究進展。在此基礎(chǔ)上，以有限元軟件ANSYS為平臺，采用參數(shù)化編程語言，建立三維有限元分析模型，針對蜂窩夾芯板性能（剛度、傳熱）的尺寸效應(yīng)問題開展研究，主要工作及結(jié)論如下：
　　研究了蜂窩體胞尺寸對夾芯板剛度

2、性能的影響規(guī)律。以夾芯均勻化等效的夾芯板模型為基準，定義無量綱尺寸影響因子，描述不同蜂窩尺寸夾芯板結(jié)構(gòu)性能相對均勻化等效模型基準值的變化趨勢，量化蜂窩尺寸的影響程度。采用有限元數(shù)值方法，開展了不同尺寸、不同構(gòu)型以及不同邊界條件下蜂窩夾芯板性能的比較分析，證明了夾芯板剛度性能存在尺寸效應(yīng)并且界定了影響范圍。
　　針對蜂窩夾芯板的面外尺寸效應(yīng)問題，基于均勻化方法，提出一種能揭示蜂窩夾芯板面外尺寸影響規(guī)律的“三層板體胞”計算模型。采用有

3、限元數(shù)值模擬與經(jīng)典層合板理論公式，計算比較了在面外方向體胞數(shù)目變化時，不同蜂窩構(gòu)型夾芯板彎曲和振動響應(yīng)的變化規(guī)律，計算結(jié)果表明夾芯板存在顯著的面外尺寸效應(yīng)。此外，均勻化計算結(jié)果與有限元方法和層合板理論公式計算結(jié)果存在明顯差異，反映了均勻化方法的局限性。
　　在夾芯層相同材料用量約束下，研究了六邊形金屬蜂窩體胞幾何尺寸對夾芯板整體穩(wěn)態(tài)傳熱性能的影響規(guī)律。以Swann&Pittman半經(jīng)驗公式計算結(jié)果為比較基準，考慮傳導(dǎo)-輻射耦合作用