三明治复合材料机械结构分析

摘要

轻量化与高刚度一直是结构设计的研究热点,对钢材与碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)三明治机械结构进行研究,通过对同体积三明治复合结构板(45-CFRP-45)及金属板(45钢)进行有限元分析及弯曲试验,结果表明三明治复合结构的刚度高于传统金属结构的刚度。基于三明治复合结构的刚度好、质量轻的特点,以小型复合加工机床横梁为原模型,建立CFRP三明治复合材料结构横梁。根据原横梁的分析结果,利用有限元软件中多目标遗传算法(MOGA)对CFRP三明治复合材料结构横梁进行优化。最后对优化后的CFRP三明治复合材料结构横梁进行验证。研究结果表明CFRP三明治复合材料结构在保证轻量化的前提下,能够提高机械结构的静态与动态性能。