蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)等效模型比較分析

   
       在對(duì)蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行等效處理，采取等效方法的合理性將直接影響到計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。分別采用Reissner理論、Hoff理論、三明治夾芯板理論三種不同的等效方法建立有限元模型，然后進(jìn)行了靜力分析和模態(tài)分析，并將每種等效方法的計(jì)算結(jié)果與實(shí)體單元建立的蜂窩夾層板模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。與Reissner理論、Hoff理論相比，采用三明治夾芯板理論等效方法的位移精度、應(yīng)力精度、頻率精度分別提高了0.195%～0.776%、2.066%～6.788%、0.194%～5.878%0研究表明采用三明治夾芯板理論對(duì)蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效要優(yōu)于其他兩種等效理論。

       蜂窩夾層板由上下面板和中間的蜂窩芯子組成。上下面板幾乎提供了夾層板全部的彎曲剛度和平面內(nèi)的拉伸剛度，夾芯則提供了夾層板的橫向剪切剛度，同時(shí)還起到穩(wěn)定面板，防止局部屈曲的作用；整體結(jié)構(gòu)類似工字梁的受力原理。蜂窩夾層板具有優(yōu)良的比強(qiáng)度和比剛度，良好的抗疲勞、阻尼減振、隔聲、吸聲、隔熱等性能。由于以上優(yōu)點(diǎn)，蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用[1-2]。例如：衛(wèi)星結(jié)構(gòu)上大量采用鋁蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)，有的衛(wèi)星幾乎完全由蜂窩夾層板構(gòu)成衛(wèi)星的主承力結(jié)構(gòu)。一般情況下，蜂窩夾層板的質(zhì)量占整個(gè)衛(wèi)星板結(jié)構(gòu)質(zhì)量的80~90%。

       國(guó)內(nèi)外的一些學(xué)者對(duì)夾層板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些研究工作。例如：文獻(xiàn)[4]基于低階剪切理論提出了一種夾層板的等效分析方法；文獻(xiàn)對(duì)夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)研究；Guj等建立芯層等效連續(xù)體夾層板模型進(jìn)行有限元頻響分析；Soliman等運(yùn)用多種等效理論對(duì)夾層板進(jìn)行了的有限元靜力分析；文獻(xiàn)基于三明治等效理論進(jìn)行了多夾芯板的動(dòng)力學(xué)分析。在現(xiàn)有的商用有限元分析軟件中沒有蜂窩結(jié)構(gòu)的單元庫(kù)，因此就要對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效處理，如何建立簡(jiǎn)單易行而又準(zhǔn)確可靠的等效模型，對(duì)工程整體結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)是十分重要的。

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