蜂窝夹芯减振板结构参数优化设计

摘要

复合材料以其优良的材料性能很早以来就广泛应用于航空、航天等领域。蜂窝夹层结构作为一种特殊的复合材料结构,由于具有较高的比强度和比刚度,一经问世就广泛地应用于卫星结构中,随着蜂窝夹层结构在各个领域的广泛应用,其结构的各种性能表现得越来越突出,其性能结构参数也要求得越来越精确。至此,本文以正六边形胞元蜂窝夹层结构为研究对象,系统地分析了蜂窝夹芯结构的国内外研究现状和发展趋势,从蜂窝夹芯的线性等效弹性模量入手,对蜂窝夹芯板的固有频率和临界载荷进行初步的研究,即分析了蜂窝夹芯板的固有频率和临界载荷的变化趋势,为蜂窝夹芯减振板结构参数优化设计提供了重要的依据。
　　 本文主要研究内容如下:
　　 (1)结合国内外的研究现状和研究成果,综述蜂窝夹芯减振板的结构特点,对蜂窝夹芯板采用高阶剪切理论进行分析；
　　 (2)从蜂窝夹芯的力学性能入手,推导了蜂窝夹芯的等效弹性模量,由于三阶剪切理论(TSDPT)的剪切力沿板厚的分布是不连续的,本文用有限元数据对三阶剪切理论的剪切模量进行修正,用修正后的三阶剪切理论对蜂窝夹芯板的弯曲振动进行了分析；
　　 (3)根据蜂窝夹芯板结构的优化设计准则,分析了蜂窝夹芯的剪切强度、抗弯刚度、弯曲强度、质量、蜂窝孔个数、一阶固有频率和临界载荷七个优化设计目标函数；
　　 (4)确定优化设计的决策变量和约束条件,构造评价函数;
　　 (5)运用Visual C++语言实现蜂窝夹芯减振板优化设计的功能。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 概述

1.2 蜂窝复合材料及发展

1.2.1 蜂窝复合材料

1.2.2 蜂窝复合材料发展及研究现状

1.3 多目标最优化问题

1.4 本文的主要工作

第2章 蜂窝夹芯结构自由振动及稳定性计算

2.1 蜂窝夹芯的力学性能

2.1.1 在x1方向上加载

2.1.2 在x2方向上加载

2.1.3 在x1-x2面上的剪切加载

2.2 蜂窝夹层板振动、弯曲分析

2.2.1 Reddy三阶剪切理论

2.2.2 算例

2.2.3 剪切系数的修正

2.2.4 夹层板的临界载荷计算

第3章 蜂窝夹芯减振板的结构设计

3.1 蜂窝夹芯结构设计变量的选取

3.2 蜂窝夹芯结构设计目标函数的确定

3.2.1 抗弯刚度

3.2.2 弯曲强度

3.2.3 剪切强度

3.2.4 质量

3.2.5 蜂窝夹芯结构中的蜂窝孔的个数

第4章 多目标优化理论及在蜂窝夹芯结构设计中的应用

4.1 多目标优化理论

4.1.1 多目标最优化问题的数学模型

4.1.2 多目标最优化问题的解法

4.1.3 多目标优化问题的解

4.2 蜂窝夹芯结构设计约束条件的确定

4.2.1 约束条件一

4.2.2 约束条件二

4.2.3 约束条件三

4.2.4 约束条件四

4.2.5 约束条件五

4.3 蜂窝夹层结构设计评价函数的构造

4.4 蜂窝夹芯结构设计寻优方法的选取

第5章 蜂窝夹芯结构多目标优化程序设计

5.1 程序设计语言介绍及程序流程图

5.1.1 蜂窝夹芯减振板的计算程序界面

5.1.2 蜂窝夹芯减振板优化程序设计界面

5.2 优化程序功能的实现

5.2.1 蜂窝夹芯结构优化计算功能

5.2.2 算例验证

结论

参考文献

致谢

附录