本文關(guān)鍵詞：瓦楞夾層板彎曲載荷下的理論推導(dǎo)和工程設(shè)計

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【摘要】：作為一種新型的多功能復(fù)合夾層結(jié)構(gòu),瓦楞芯夾層板具有輕質(zhì)、高韌性、抗沖擊能力好等特點(diǎn),被廣泛用于工程領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計。一種典型的瓦楞夾層板是由兩層面板和介于面板之間的瓦楞芯層構(gòu)成,面板和瓦楞芯層通過焊接或者膠結(jié)的方法連接為一個整體,瓦楞芯層將兩層面板分開并能夠抵抗垂直方向的變形。結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計將影響整體結(jié)構(gòu)的動靜態(tài)力學(xué)性能,然而,基于有限元的數(shù)值分析方法將導(dǎo)致計算時間長;基于實(shí)驗(yàn)研究的分析方法,由于試件制造過程中的缺陷將影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,另外大尺寸結(jié)構(gòu)將會受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制�；诖�,本文通過理論推導(dǎo)對鋁質(zhì)瓦楞夾層板在彎曲載荷下的性能進(jìn)行研究,并進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)的抗彎曲設(shè)計。本文通過能量方法及其等效均質(zhì)模型,推導(dǎo)出瓦楞芯層的等效材料參數(shù),將該瓦楞芯層視為正交各向異性板,通過經(jīng)典層合板理論將瓦楞芯層和兩層面板組合到一起,并得到整體結(jié)構(gòu)的等效材料參數(shù)。并采用有限元仿真方法得到結(jié)構(gòu)的等效材料參數(shù)與理論推導(dǎo)得到的等效材料參數(shù)進(jìn)行比較。通過等效方法將瓦楞夾層板看作正交各向異性板,并通過Mindlin正交各向異性板理論,得到在指定邊界條件下的瓦楞夾層板受彎曲載荷作用的位移封閉解;并通過有限元方法得到的有限元解與解析解進(jìn)行比較的同時研究了瓦楞夾層板微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)對彎曲載荷下中心點(diǎn)最大位移的影響。最后,基于推導(dǎo)得到的位移解析解,以最小位移和最小質(zhì)量為優(yōu)化目標(biāo),對瓦楞夾層板在彎曲載荷下微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計,通過非支配遺傳算法(NSGA-II)得到一組包含了最優(yōu)目標(biāo)的Pareto前沿面�；谕茖�(dǎo)得到的位移解析解,對瓦楞夾層板的宏觀結(jié)構(gòu)參數(shù)以及材料選取進(jìn)行抗彎曲設(shè)計。本文對瓦楞夾層板的理論推導(dǎo)和抗彎性能進(jìn)行了研究,為瓦楞夾層板在一定條件下的應(yīng)用提供了一定的技術(shù)支持,研究結(jié)果對于瓦楞夾層板在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的參數(shù)選取和材料選取具有一定的指導(dǎo)意義和參考價值。
【關(guān)鍵詞】：瓦楞夾層板 等效材料參數(shù) 彎曲載荷 理論推導(dǎo) 抗彎設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 問題的提出10
• 1.2 夾層結(jié)構(gòu)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用10-14
• 1.3 研究目的和意義14
• 1.4 瓦楞夾層結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4.1 瓦楞夾層結(jié)構(gòu)理論模型研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4.2 瓦楞夾層結(jié)構(gòu)等效參數(shù)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.3 瓦楞夾層結(jié)構(gòu)彎曲理論研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 瓦楞夾層板等效材料參數(shù)的理論推導(dǎo)19-32
• 2.1 瓦楞芯層的等效材料參數(shù)19-25
• 2.1.1 xz平面等效剪切模量G~c_(xz)20-22
• 2.1.2 x方向等效彈性模量E~c_x22-23
• 2.1.3 y方向等效彈性模量E~c_y23-24
• 2.1.4 yz平面等效剪切模量G~c_(yz)24
• 2.1.5 xy平面等效剪切模量G~c_(xy)和G~c_(yx)24-25
• 2.1.6 平面內(nèi)泊松比v~c_(xy)和v~c_(yx)25
• 2.1.7 等效密度ρ~c25
• 2.2 瓦楞夾層板的等效材料參數(shù)25-27
• 2.2.1 等效彈性模量E_x 、E_y和泊松比v_(xy)、v_(yx)26
• 2.2.2 平面等效剪切模量G_(xy)和G_(yx)26-27
• 2.2.3 橫向等效剪切模量G_(xz)和G_(yz)27
• 2.3 等效材料參數(shù)的有限元解27-31
• 2.3.1 Hyperworks軟件介紹28
• 2.3.2 有限元模型的建立28-30
• 2.3.3 理論結(jié)果與仿真結(jié)果的對比分析30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 瓦楞夾層板彎曲載荷下的理論計算32-42
• 3.1 Mindlin板理論32-35
• 3.2 彎曲載荷下的理論計算35-38
• 3.2.1 控制方程與彎曲剛度35-37
• 3.2.2 邊界條件及計算37-38
• 3.3 彎曲載荷下的有限元解及微觀參數(shù)研究38-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 瓦楞夾層板的抗彎曲設(shè)計42-54
• 4.1 瓦楞夾層板的結(jié)構(gòu)特性和設(shè)計原則42-43
• 4.1.1 瓦楞夾層板結(jié)構(gòu)的基本特性42-43
• 4.1.2 瓦楞夾層板結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則43
• 4.2 瓦楞夾層板結(jié)構(gòu)抗彎曲設(shè)計43-49
• 4.2.1 優(yōu)化算法43-44
• 4.2.2 瓦楞夾層板瓦楞芯拓?fù)錁?gòu)型優(yōu)化44-45
• 4.2.3 瓦楞夾層板厚度尺寸優(yōu)化45-47
• 4.2.4 瓦楞夾層板宏觀尺寸設(shè)計47-49
• 4.3 瓦楞夾層板材料抗彎曲設(shè)計49-52
• 4.3.1 瓦楞夾層板結(jié)構(gòu)材料選擇49-51
• 4.3.2 面芯同種材料瓦楞夾層板抗彎曲設(shè)計51-52
• 4.3.3 面芯異種材料瓦楞夾層板抗彎曲設(shè)計52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 總結(jié)和展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-62
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文以獲得獎勵62-63
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間所參加的科研項(xiàng)目63

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