泡沫铝夹芯板力学特性研究

摘要

泡沫铝夹芯板作为一种具有高比强度、高比刚度、吸声隔热、防火、保温、电磁屏蔽等优异性能的新型轻量化材料已经被广泛地应用于航空、宇航、建筑、汽车和船舶制造等工程领域。
　　近些年国内外研究者对泡沫铝夹芯板的静动力学性能进行了大量研究,研究和应用最为广泛的就是泡沫铝夹芯板的冲击吸能特性,但是在工程应用中,泡沫铝夹芯板不仅仅局限在冲击吸能方面,也可用作建筑的内装材料、汽车船舶部分结构的轻量化替代材料以及大型旋转机械的安装平台,因此要求泡沫铝夹芯板不仅要有很好的静力承载性能和冲击吸能性能,同时也要求其具有很好的减振降噪性能。本文主要研究泡沫铝夹芯板的静力学特性以及振动特性,采用数值模拟方法对泡沫铝夹芯板及其结构的静动力学特性进行深入分析,具体内容如下:
　　1.针对新型规则孔型泡沫铝夹芯板结构,推导了泡沫铝孔隙率与孔径尺寸的关系,并进行了静力学分析和振动模态分析,研究了规则孔型泡沫铝的芯子孔径以及面板配置方式与规则孔型泡沫铝夹芯板结构力学特性的关系。
　　2.基于有限元软件ANSYS对泡沫铝夹芯板进行了动力学分析,研究了边界条件、面板芯子厚度、是否开孔、开孔形状、开孔数量等几种因素对泡沫铝夹芯板动力学性能的影响。
　　3.对泡沫铝夹芯板以及铝板、钢板等传统金属板分别进行了谐响应分析,并分别对比分析了各种板关键节点的频响曲线,分析发现相对于传统金属板,泡沫铝夹芯板具有明显的减振吸能性能。
　　4.针对现有方舱,提出一种全新的泡沫铝夹芯板方舱形式,并利用有限元软件ANSYS对泡沫铝夹芯板方舱以及传统方舱进行了静力学和动力学分析,得出泡沫铝夹芯板方舱比传统方舱在刚度和强度方面具有更好的力学性能。最后,对方舱结构的门窗位置和尺寸以及夹芯板的面板芯子厚度进行了静动力学优化设计,泡沫铝夹芯板方舱优化后不仅提高了静动力学性能,还减轻了方舱结构的重量。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要内容

第2章 夹芯板的基本理论

2.1 引言

2.2 泡沫铝夹芯板制备方法

2.3 夹芯板的弯曲与振动

2.4 本章小结

第3章 规则孔型泡沫铝泡沫铝力学特性研究

3.1 引言

3.2 规则孔型泡沫铝三维实体模型的建立

3.3 有限元计算

3.4 本章小结

第4章 泡沫铝夹芯板的力学特性研究

4.1 引言

4.2复合夹层板的有限元分析方法

4.3 泡沫铝夹芯板动力学特性的ANSYS仿真分析

4.4 本章小结

第5章 泡沫铝夹芯板方舱的力学特性研究及优化设计

5.1 引言

5.2 有限元模型的建立

5.3 有限元分析结果

5.4 方舱力学性能的优化

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢