复合材料夹芯板弯曲分析的双变量精确板理论

摘要

针对全复合材料正交格栅/梯形波纹夹芯板的弯曲刚度问题,提出一种基于双变量精确板理论的分析模型。采用均质化理论将两种芯子均等效为正交各向异性连续体,基于双变量高阶剪切变形理论的位移场和最小势能原理推导了夹芯板弯曲平衡微分方程。利用四边简支、对边简支和自由两种边界条件下的弯曲挠度和剪切挠度双变量的求解结果计算了夹芯板整体刚度。解析计算结果与有限元仿真结果进行对比的误差在士6%以内,验证了解析模型的正确性和有效性。参数分析的结果表明,波纹芯子对弯曲刚度的增强效果大于格栅芯子,复合材料波纹夹芯板的轻量化效应更显著;增大面板铺层数或芯子高度均会明显提高两种夹芯板的弯曲刚度和比弯曲刚度。