復合材料點陣夾芯結構平壓性能不確定分析與優化

      考慮一體化成型工藝制備的復合材料點陣夾芯結構及其不確定性，采用區間向量實現不確定參數定量化，建立復合材料點陣夾芯結構平壓性能區間分析模型。考慮結構功能狀態判斷的模糊性，分別在不考慮設計容差與考慮設計容差情形下，建立了不確定平壓載荷作用下含區間參數模糊可靠性分析與優化模型。研究結果表明：材料參數及結構參數不確定性，特別是設計容差對復合材料點陣夾芯結構平壓性能影響明顯，因此在工程優化中不僅需要充分考慮材料參數與外部載荷等不確定性，而且需要充分重視傳統不確定設計方法中未計及的設計容差的影響。本研究實現了理輪成果與工程應用的有機結合，為工程領域復合材料點陣夾芯結構平壓性能分析與優化提供有效理論方法。

       夾芯結構是由上下兩層高強度、高模量薄面板和中間較厚芯子所組成的輕質結構。輕質芯子的作用是盡可能降低結構質量，增加兩面板截面慣性矩以提高結構抗彎曲剛度。隨著大型航空航天器結構的發展，飛行器獨特的服役環境和性能需求對結構質量和功能提出了新要求，主要包括：結構超輕型化，且能滿足各種功能性要求[1-3]。傳統夾芯結構，如蜂窩夾芯結構、泡沫夾芯結構、波紋板等不能滿足這種需求，類似空間網架的點陣夾芯結構應運而生。點陣材料是由結點和連接結點桿件單元所組成的周期性結構材料。桿件單元為形狀規則的直桿，且滿足拉伸主導型構造，胞元按周期性排列。點陣結構的主要構型包括：四面體型、金字塔型、Kagome型等。點陣結構孔隙率大且相互聯通，易于埋置小型元器件及功能材料等，因此可實現結構、熱控、儲能等多功能一體化。高比強度、高比剛度的優勢以及促動、散熱及隱身等多功能潛力，吸引國內外學者廣泛關注，點陣夾芯結構成為當前國際上認為最有應用前景的新一代先進、輕質、超強韌材料。國內外學者在金屬點陣結構的優化設計、制備工藝及性能表征等方面開展了系統深入的研究。碳纖維復合材料因其優異的拉伸力學性能和高比強度、高比剛度優勢使得其非常適合于制備點陣夾芯結構。吳林志、范華林.及孫雨果26]等對復合材料點陣夾芯結構的靜力特性、動力特性及熱特性等進行了大量研究，但關于復合材料點陣夾芯結構的優化研究甚少，不確定環境下復合材料點陣夾芯結構的優化方法未見報道。

資料下載：   復合材料點陣夾芯結構平壓性能不確定分析與優化.pdf