泡沫夹芯共形天线结构损伤模拟及强度预测

摘要

随着航空航天事业的发展,为解决飞机有效载荷与可利用空间及气动性能之间的矛盾,并实现飞机机体结构与天线一体化设计,共形承载天线的概念逐渐成形。由于共形承载天线结构具有不额外占用空间和对飞行姿态影响小等优点,其在航空、制导等领域具有很大的吸引力,因此对共形承载天线结构的研究具有重要的工程价值和国防意义。
　　本文针对泡沫夹芯共形天线结构分别进行了面内压缩以及面外拉伸两类试验,分析了天线的引入对结构力学性能以及结构重量造成的影响,为共形天线结构的应用以及强度分析提供了必要的试验基础。
　　基于ABAQUS有限元分析软件,通过引入针对泡沫损伤的三参数强度准则以及针对面板损伤的Tsai-Wu张量判据,建立了用于分析泡沫夹芯结构强度的3D有限元模型。基于该模型,本文对泡沫夹芯结构进行了面内压缩以及面外拉伸模拟,预测了结构在面内压缩与面外拉伸载荷下的力学特性;探讨了面板厚度、面板铺层角度和泡沫芯材厚度等因素对结构强度的影响;建立了天线阵列结构强度预报模型,并模拟分析了不同形式的天线阵列对结构力学性能的影响。
　　泡沫夹芯共形天线结构一般处于复杂应力状态下,本文借助于ABAQUS有限元分析软件及材料用户子程序UMAT,采用位移加载方式,建立了双轴载荷加载下泡沫夹芯共形天线结构有限元模型。采用该模型对泡沫夹芯结构进行了双轴拉伸、双轴压缩、双轴拉压及双轴压拉的模拟。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文结构和内容安排

第二章 泡沫夹芯共形天线结构试验研究

2.1 引言

2.2 试验概述

2.3 试验过程概述

2.4 试验结果分析

2.5 本章小结

第三章 夹芯结构基本力学理论

3.1 夹芯结构力学分析基础-弹性力学基本方程组

3.2 泡沫夹芯结构基本力学性能

3.3 材料的本构模型

3.4 本章小结

第四章 泡沫夹芯共形天线结构数值分析

4.1 引言

4.2 泡沫夹芯共形天线结构有限元分析

4.3 影响强度的因素及其分析

4.4 泡沫夹芯共形天线结构阵列研究

4.5 本章小结

第五章 双轴载荷下泡沫芯共形天线结构的力学性能

5.1 引言

5.2 泡沫夹芯共形天线结构有限元分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文