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1、泡沫夹层结构力学性能的非线性有限元分析第30卷第2期2009年6月力学季刊CHINESEQUARTERLYOFMECHANICSVo1.3ONo.2June2009泡沫夹层结构力学性能的非线性有限元分析汤超,陈秀华,汪海(上海交通大学航空航天学院结构与材料所,上海200240)摘要:泡沫夹层结构因其较高的比刚度及比强度,在各领域得到广泛应用.但由于泡沫在受力过程中呈现较强的非线性,且相对其它常用材料强度较小,需对泡沫进行材料的非线性分析,才能更准确地判断泡沫夹层结构在应用中所体现的力学性能.本文根据泡沫材料呈现的相关性能,定义了该材料的非线性本构关系,并利用MSC.M
2、arc二次开发用户子程序接121将该本构关系写入,而且引入了针对泡沫材料的三参数广义强度准则,建立了泡沫材料的非线性有限元计算模型.通过铝面板泡沫夹层结构的平拉,平压,剪切实例分析并结合其它分析方法与实验结果进行比较,论证了该泡沫材料非线性有限元模型的准确性,同时证实了广义强度准则在泡沫材料上的适用性,为泡沫夹层结构研究与应用提供了依据.关键词:非线性本构关系;泡沫夹层结构;广义强度准则;MSC.Marc二次开发中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:0254.0053(2009)02.273—8AnalysisforMechanicalPropertiesof
3、FoamCoredSandwichBasedonNonlinearFEMTANGChao.CHENXiu—Ha,WANGHi(Instituteofmaterialandstructure,SchoolofAeronauticsandastronautics.ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240)Abstract:Becauseofthehighstiffnessratioandstrengthratio,thefoamcoredsandwichisusedexten—sivelyinmanyfields.Butitsno
4、nlinearmechanicalpropertiesandrelativesmallstrengthcallfornonlinearanalysis,SOthatthemechanicalpropertiescanbepredictedbetter.Basedontheprovidedmechanicalpropertydataofthegivenfoam,thenonlinearconstituteforthisfoamwasdefinedbyusingausersubrou—tineofMSC.Marcsecondarydevelopment,andthegen
5、eralizedfailurecriteriawasalsointroducedtothismodeltoformthenonlinearanalysismodelinFEM.Anexampleoffoam—coredsandwichaluminumpanelswascalculated.Throughthecomparisonwiththeexperimentalandanalyticalresults,itdemonstratestheaccuracyofthisnonlinearmaterialfiniteelementmodel,andthegeneraliz
6、edfailurecriteria'SapplicabilityinthisfoamiSalsoconfirmed.Thismethodcanbeusedforreferenceintheresearchandapplicationofsandwichstructure.Keywords:nonlinearconstitute;foamcoredsandwich;generalizedfailurecriteria;MSC.Marcsecondarydevelopment夹层结构因其质量轻,且具有较高的比刚度及比强度,在航空,航天,船舶,汽车等结构上有着广泛的应用,典
7、型的常用夹层结构主要有蜂窝夹层结构,泡沫夹层结构等卜.传统的蜂窝夹层结构虽然具有较高的结构效能,但其制造和维修成本较高.而且对湿热环境敏感,易受损伤,特别是常用的Nomex蜂窝夹收稿日期:2009—01.06基金项目:国家自然科学基金(10602035);航空科学基金(2006ZF57Olo)第一作者:汤超(1985一),男,江苏常州人,硕士,研究方向:飞机典型结构非线性行为分析.E.mail:tcblue@sjtu.edu.cn通迅作者:汪海,研究员.E.mail:wanghai601@sjtu.edu.cn力学季刊第30卷层结构由于夹层和面板界面
