夹层结构屈曲模型的拓展及失效判据
2021-08-03曹鹏宇牛康民
航空学报 2021年7期
关键词:模型
曹鹏宇,牛康民
北京科技大学 材料科学与工程学院,北京 100083
自20世纪40年代以来,夹层结构就被广泛地应用于制造轻质结构,是航空航天、航海等重要工业领域中的一种常用结构材料。尤其是在航空工业中,因其抗失稳能力强,又能够减轻飞机的重量,所以得到了广泛的应用。屈曲[1]是夹层结构最主要的失效模式之一。
由于夹层结构在工程上的重要性,为指导其结构设计,自20世纪40年代开始,国际上进行了大量关于夹层结构屈曲的理论研究,Allen[2]总结了早期夹层板屈曲的经典理论。
中国自20世纪80年代起也开展了大量关于夹层结构的理论及实验研究,如丁运亮和刘毅[3]利用有限元技术对复合材料夹层结构前机身进行结构优化设计。胡培[4]研究了飞机夹层结构的芯层选择方案和设计方法。在夹层结构中,比较常用的面板材料有铝板、纤维增强复合材料等,比较常用的芯层材料有泡沫芯层、蜂窝芯层。基于此,汤超等[5]和王华吉[6]分别研究了泡沫夹层结构复合材料和蜂窝夹层结构复合材料的力学性能。在王兴业[7]的著作中,详细讨论了夹层结构的基本原理、稳定性以及如何进行工程设计等。李汪颖等[8]针对夹层结构声学设计问题开展了声辐射特性拓扑优化研究。周华志和王志瑾[9]建立了带有缺陷的皱褶芯材有限元模型并研究了几何参数对M-型皱褶芯材能量吸收率的影响。陈晓和周贤宾[10]完成了夹层板精密成型数值模拟。许泽等[11]求解了弯扭载荷下夹层板的屈曲问题。……
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