复合材料X型点阵夹芯结构力学性能研究

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1、硕士学位论文复合材料X型点阵夹芯结构力学性能研究RESEARCHONMECHANICABEHAVIORSOFCOMPOSITESANDWICHSTRUCTURESWITHXTRUSSCORE李岩奇哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB332学校代码：10213国际图书分类号：539密级：公开工程硕士论文复合材料X型点阵夹芯结构力学性能研究硕士研究生：李岩奇导师：王兵副教授学科：工程力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB332U.D.C:539Dissertationfo

2、rtheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMECHANICALBEHAVIORSOFCOMPOSITESANDWICHSTRUCTURESWITHXTRUSSCORECandidate：LiYan-QiSupervisor：Asso.Prof.WangBingAcademicDegreeAppliedMasterofEngineeringSpeciality：EngineeringMechanicsAffiliation：CenterforCompositeDateofDefence：June,2015Degree

3、-Conferring-InstitutiHarbinInstituteofTechnology摘要摘要复合材料点阵夹芯结构具有高比强/比刚度、阻尼减震等优点而广泛的用于各个领域，且其芯子中具有连续空间，为功能设计提供可能。本文提出了一种新型拓扑结构并研究了其力学性能。首先，采用水切割嵌锁组装制备复合材料X型点阵夹芯结构。接着，采用理论分析、数值模拟和试验测试的方法研究复合材料X型结构在平压载荷作用下的力学性能。简化X型结构模型，通过理论推出X型结构在平压载荷作用下的等效刚度及各种失效模式时的强度。采用试验的方法来研究不同相对密度的X型结构在平压载荷

4、作用下的破坏机理及强度。根据X型结构的破坏机理提出增强方案并用试验的手段来研究这种增强型X型结构的力学性能。研究发现，复合材料X型结构在相对密度较低时，它的抗屈曲能力要优于金子塔点阵夹芯结构。然后，研究复合材料X型点阵在剪切载荷作用下的力学性能。简化复合材料X型结构在剪切载荷作用下的力学模型，推出X型结构的等效刚度和强度与加载方向的关系。采用试验的方法来研究不同相对密度的X型结构在剪切载荷作用下的破坏机理及强度。根据X型结构的破坏机理提出增强方案并用试验的手段来研究这种增强型X型结构的力学性能。研究发现，X型结构的等效刚o度与加载方向无关，而剪切强度

5、与加载方向有关。当载荷加载方向为0时结o构的剪切强度最小，当载荷加载方向为45时剪切强度最大。最后，研究复合材料X型结构在侧压载荷作用下的力学性能。简化复合材料X型结构在侧压载荷作用下的力学模型，推导出其在侧压载荷作用下各种失效模式对应的强度。运用试验分析的方法对三种不同面板厚度的试件进行试验，试验中发现了面板皱曲的失效模式。研究发现，对于薄面板来说，X型结构抗节点间局部屈曲能力强于金字塔点阵夹芯结构。关键词：复合材料、X型点阵夹芯结构、平压、剪切、侧压-I-AbstractAbstractCompositelatticesandwichstruct

6、uresarewidelyusedinvariousfields,becauseofthehighspecificstrengthandstiffness.Therearesoalotofspaceinlatticethatithaveadesignablevalue.Thispaperhaveresearchedanewtypestructureanditsmechanicalperformance.Firstly,thepreparationofXtrusscoresandwichstructures,basedontheslot-fitting

7、method.Secondly,theout-of-planecompressionofXtrusscoresandwichstructuresareresearched.Theout-of-planecompressionstiffnessandstrengthsarederivedtheoreticallybythesmplifymodelofXstructure.Furthermore,theelementmethodisemployedtosimulatethecompressivebehavior.Finally,accordingtoth

8、efailuremechanismofXtypestructure，weputforwardtoenhanc