夹层板大挠度问题的力学表征与数值模拟

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1、第31卷第1期2014年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．31No．1Ff兆．2014文章编号：2095—1248(2014)01—0024—04夹层板大挠度问题的力学表征与数值模拟李伟，靳诚忠，刘思远(沈阳飞机设计研究所综合强度部，沈阳110035)摘要：随着材料制备工艺的发展和成型加工技术的日趋完善，夹层板在现代航空领域结构设计中获得了广泛应用，以获得理想的重量及其它功能性指标，工程分析时往往利用薄板理论进行近似分析，这忽略了夹层板的良

2、好的抗弯特性，给分析结果带来较大误差。在薄板大挠度问题及夹层板相关理论的基础上，提出分段叠加法分析大挠度夹层板的变形机理，并利用有限元进行了数值模拟，结合某型飞机蜂窝轮舱壁板静力试验验证了夹层板大挠度变形机理的合理性，证明了叠加法的有效性。关键词：飞行器设计；夹层板；大挠度；分段叠加法中图分类号：0342；V215．5文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2014．01．006Mechanicalperformanceandnumericalsimulationofsandw

3、ichplatewithlargedeflectionLIWei，JINCheng—zhong，LIUSi—yuan(IntegratedStressDepartment，ShenyangAircraftDesign&ResearchInstitute，Shenyang110035)Abstract：Withthedevelopmentofmaterialmanufacturingtechniquesandthegradualperfectionofcontourprocessingtechnology，sa

4、ndwichplateshavebeenwidelyusedinmodemaircraftstructuredesigntoobtaini—dealweightandotherfunctionalindicators．Thethinplatetheoryisoftenusedinengineeringapproximatea—nalysis，whichignoresthegoodbendingcharacteristicsofsandwichplatesandbringslargeerrorstotheana

5、—lyticalresults．Basedonthelargedeflectionproblemofthinplatesandrelatedtheoriesofsandwichplates，themethodofsubsectionsuperpositionisproposedtoanalyzethedeformationmechanismofthelargede—flectionofsandwichplates，whichissimulatednumericallybyfiniteelement．Combi

6、ningthestatictestofcertaintypeofaircrafthoneycombsandwichcompartmentpanel，thepaperverifiestherationalityofdeforma-tionmechanismandprovestheeffectivenessofthesuperpositionmethod．Keywords：aircraftdesign；sandwichplate；largedeflection；methodofsubsectionsuperpos

7、ition近年来随着空天领域的迅猛发展，使得飞行器对结构材料的要求更为严格：在减轻结构重量的同时还要满足承载的要求(超轻质、高比强度、高比刚度)以及多功能性¨。21(散热、电磁屏蔽、致动等)，这使夹层板(蜂窝夹芯版或点阵夹芯板)广为应用，同时随着航空宇航设计理念的发展，飞行器的新颖结构进一步对夹层板壳的结构与材料提出了新的要求。非线性理论问题、各向异性材料问题等都成为进行深入研究的重要课题。早在50年前，Reissnerpo首先建立了具有软夹芯和极薄表层的夹层矩形板的大挠度理论，此时视表层如薄膜一样，忽略了表

8、层的抗弯刚度。在此基础上刘人怀H。1进一步建立了夹层圆板和矩形板的更为精确的非线性弯曲理论。目前工程分析时主要将夹层板等效为均质板，利用中面应力代替表层应力进行强度计算。试验表明给方法收稿日期：2013—10—12作者简介：李伟(1979一)，男，辽宁义县人，工程师，主要研究方向：飞机强度设计，E—mail：liweidlut@aliyun．tom。第1期李伟，等：夹层板大挠度问题的力学表征与数值模