复杂多边形蜂窝夹芯面内等效剪切模量研究

《复杂多边形蜂窝夹芯面内等效剪切模量研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2017年第2期导弹与航天运载技术No.22017总第352期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.352文章编号：1004-7182(2017)02-0025-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20170206复杂多边形蜂窝夹芯面内等效剪切模量研究郭瑜超，王立凯，段世慧（中国飞机强度研究所，西安，710065）摘要：针对一种复杂的多边形蜂窝夹芯，将蜂窝胞壁简化为梁，主要考虑弯矩对胞壁变形的影响，利用虚功原理计算蜂窝胞元在剪切载荷作用下的变形，推导出蜂窝夹芯面内等效剪切模量的解析表达式。可知：在胞元尺寸不变的条件下，蜂窝夹芯面内等效

2、剪切模量随胞元长斜边与垂直方向夹角的增大而增大，随胞元短斜边与垂直方向夹角的增大而减小。最后建立蜂窝胞元的有限元模型进行数值分析，数值分析结果与理论分析结果误差在2%以内，证明了理论分析方法的正确性。关键词：多边形；蜂窝夹芯；剪切模量；欧拉梁；虚功原理中图分类号：V414.7文献标识码：AStudyonIn-planeEquivalentShearModulusofComplexPolygonalHoneycombCoreGuoYu-chao,WangLi-kai,DuanShi-hui(AircraftStrengthResearchInstitute,Xi’an,710065)

3、Abstract:Foracomplexpolygonalhoneycombcore,thecellwallsaresimplifiedasbeams,mainlyconsideringtheinfluenceofbendingmoment,theanalyticexpressionforequivalentshearmodulusissobtainedusingthevirtualworkprinciple.Fromthisexpression：undertheconditionofthatcellshadthesamesize,theshearmodulusincreasesw

4、ithincreasinganglebetweenthelongbevelwallandtheverticaldirection,decreaseswithincreasinganglebetweentheshortbevelwallandtheverticaldirection.Finally,thefiniteelementmodelofcellisestablished,anderrorofnumericalresultandtheoreticalresultislessthan2%,whichverifiedthecorrectnessoftheoreticalanalys

5、ismethod.Keywords:Polygon;Honeycombcore;Shearmodulus;Eulerbeam;Virtualworkprinciple0引言一些研究，文献[5]和文献[6]等讨论了蜂窝夹芯的面内蜂窝夹层结构是由上下蒙皮和周期性多孔蜂窝夹刚度及沿高度方向的传热系数；文献[7]研究了此蜂窝芯构成的轻质结构材料，蜂窝夹层结构由于既能满足结构的耦合传热系数；文献[8]使用不同方法研究了此飞行器对热防护系统质量的要求，又能解决防热、隔类不规则多边形蜂窝夹芯面内两正交方向弹性模量及热、承载一体化设计难题而被越来越广泛地应用于航泊松比；但针对此类蜂窝夹芯的面内剪切

6、模量的研究[1~4]空航天领域。较少。传统的蜂窝夹芯一般是指六边形蜂窝夹芯，国内外针对其传热特性和刚度特性进行了大量研究。随着研究的进展，出现了很多特殊类型的蜂窝夹芯，例如P.Innocenti等提出的不规则多边形蜂窝夹芯（见图1）,此型蜂窝夹芯传热系数及刚度会随着蜂窝胞壁的长度及夹角变化产生较大变化，可设计性较强，且通过改变胞壁的长度及夹角可转换为常见的六边形蜂窝或内图1复杂多边形蜂窝夹芯凹型蜂窝，因此国内外针对其刚度及传热特性进行了收稿日期：2015-12-07；修回日期：2016-02-28基金项目：中航工业集团创新基金（2014A62340）作者简介：郭瑜超（1986-），

7、男，工程师，主要研究方向为结构分析与软件研发26导弹与航天运载技术2017年本文针对一种复杂的多边形的蜂窝夹芯（图1），若这个平衡的力状态是对应于待求广义位移的一个单首先确定研究的蜂窝胞元，并将胞壁简化为欧拉梁；位广义力状态（将单位广义力记作X=1），单位广义利用虚功原理，主要考虑弯矩对胞壁变形的影响，计外力在虚位移时所做的总虚功恰好等于待求的广义位算胞元在剪切载荷作用下的变形；进一步根据剪切模移值，这样就能通过变形功的计算直接求得待求的位[10]量的定义，计算出蜂窝