Sandwich等效理论在铝蜂窝复合夹层板中的应用与分析 (1).pdfVIP

第 12卷 第 10期 2012年4月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．12 No．10 Apr．2012 1671～1815(2012)10—2282—05 ScienceTechnologyandEngineenng @ 2012 Sci．Tech．Engrg． 一 般工程技术 Sandwich等效理论在铝蜂窝复合夹层板中的 应用与分析 杨永春 田 拓 刘坤宁 王国庆 (中国海洋大学工程学院，青岛2661oo) 摘 要 利用Sandwich等效理论简化铝蜂窝复合夹层板芯层的材料参数。结合ANSYS有限元软件单元库中的Shell91单元 对试样进行仿真计算。由三点弯物理实验和仿真计算的结果对比，表明等效简化具有 良好的效果。同时由于修正系数 的 取值对于等效结果具有一定影响，通过对不同结构参数板体的仿真分析，来探讨这种影响的特征，为工程计算应用提供一定 的参考。 关键词 Sandwich等效理论 铝蜂窝 修正系数 中图法分类号 TB331 TB121； 文献标志码 A 金属蜂窝复合夹层板作为一种轻质的工程材 结果，计算较为繁琐；Sandwich夹芯板理论仅对夹芯 料结构形式，因具有高比强度、高比刚度、隔音、隔 层作了正交各向异性简化，计算量小而且容易实 热以及耐冲击等优 良的工程特性而广泛应用于航 现，结合ANSYS有限元单元库中的ShelOl单元使 空、航天、航海 以及高速列车等领域。由于在结构 用，使得结构简化分析更为方便。本文取正六边形 设计阶段进行有限元分析时没有现成的蜂窝结构 铝蜂窝夹层板试样作为研究对象，通过Sandwich等 单元库，如果按实体建模会因单元数量过大而带来 效参数设置进行试样的三点弯仿真计算，并与物理 诸多不便，因而有必要对结构进行有效的简化。如 实验得出的结果进行对比，对比表明这种组合简化 今常用的蜂窝板等效理论主要有等效板理论 J、蜂 方式具有 良好的效果。另外，影响芯层剪切模量的 窝板理论 以及Sandwich夹芯板理论 I4J。等效板 修正系数取值对简化效果有着较为明显的影响，为 理论把整个板简化为厚度不同于原板体的各向同 了得到这种影响的性质，本文采用仿真计算 的方 性实体，虽然简便，却明显忽略了表层的横向剪切 式，分析了不同结构参数下修正系数取不同数值时 和蜂窝芯层的各向异性性质，而且无法反映蜂窝结 对计算结果的影响。 构取不同几何参数时所带来的影响；蜂窝板理论把 1 Sandwich夹芯板等效理论 板体简化为等刚度、同尺寸的正交各向异性板，同 时考虑了表层覆板和芯层面 内、外的力学性质，满 在早期的蜂窝复合夹层结构分析模型中，由于 足了刚性等效和惯性等效 J，简化考虑更为全面， 芯层相对于面板较软，为了简化计算，常常忽略芯 层的面内刚度和弯曲刚度，但事实上芯层相对于面 但在参数计算时需要用到Sandwich夹芯板理论的 板而言却有较大的厚度，因此忽略其面内刚度和弯 2012年 1月 13日收到 国家高技术发展 (863) 曲刚度必然会带来不可忽视的误差 。 计划 (2008AA092701)项 目资助 Sandwich等效理论作为蜂窝复合夹层结构 第一作者简介：杨永春 (1964一)，男，山东省青岛人，教授。研究方 简化的一种方法，假定芯层能够抵抗横 向剪切变 向：海洋工程结构动力学、结构检测技术、工程结构实验技术。 形并具有一定的面 内刚度，将其简化为一等厚均 E-mail：yycyw@ OUC．edu．cn。