水下复合材料夹芯层结构十字舵声散射特性计算与分析

1

作者 许苏陈 彭子龙 +3 位作者 周富霖 王重凯 郭有松 唐宇航 《应用声学》 北大核心 2025年第3期693-703,共11页

探讨复合材料夹芯层结构十字舵声散射特性的影响规律,采用传递矩阵法与曲面板块元相结合的方法预报其声散射和目标强度。以复合材料夹芯层球壳为算例,将上述预报方法计算得到的目标强度结果与有限元结果进行对比,得到验证、确认。在此... 探讨复合材料夹芯层结构十字舵声散射特性的影响规律,采用传递矩阵法与曲面板块元相结合的方法预报其声散射和目标强度。以复合材料夹芯层球壳为算例,将上述预报方法计算得到的目标强度结果与有限元结果进行对比,得到验证、确认。在此基础上,建立了水下复合材料夹芯层十字舵声散射快速预报模型,计算、分析了多层复合材料泊松比取值精度以及芯层弹性模量、密度和各层铺层角度等对夹芯层结构十字舵的声散射特性的影响。结果表明:传递矩阵法与曲面板块元法相结合,较快速预报了水下复合材料夹芯层壳体结构的声散射和目标强度;在水下使用复合材料夹芯层结构代替传统钢质结构,具有良好的声学调控效果;较确切地预报多层复合材料结构声散射和目标强度,泊松比应取小数点后三位以上。上述方法及计算结果,供预报、分析水下复合材料多层壳体结构声散射和目标强度参考。 展开更多

关键词 复合材料夹芯层结构 十字舵 传递矩阵法 曲面板块元 声散射特性 目标强度

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复合材料蜂窝夹芯修补结构弯曲特性与温度相关性研究 被引量：1

2

作者 余芬 郭拓 +1 位作者 何振鹏 但敏 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第4期41-49,共9页

建立复合材料蜂窝夹芯修补结构的渐进损伤分析模型,研究修补后蜂窝夹芯结构在弯曲载荷作用下的极限承载能力及损伤破坏模式,并进一步研究修补结构弯曲性能与温度的相关性。通过编写VUMAT子程序,设置补片以及蜂窝损伤板的失效准则及刚度... 建立复合材料蜂窝夹芯修补结构的渐进损伤分析模型,研究修补后蜂窝夹芯结构在弯曲载荷作用下的极限承载能力及损伤破坏模式,并进一步研究修补结构弯曲性能与温度的相关性。通过编写VUMAT子程序,设置补片以及蜂窝损伤板的失效准则及刚度退化模式,选用Cohesive单元以模拟修补结构中胶层的损伤状况,完成复合材料蜂窝夹芯修补结构的渐进损伤分析。研究结果表明:结构弯曲承载能力和胶层的粘结能力受温度影响较大,结构弯曲承载强度随温度的升高而减小,且脱粘失效会破坏结构的完整性;蜂窝夹芯结构面板基体损伤首先发生在90°方向铺层处,纤维基体剪切损伤首先发生在面板0°铺层处,并沿垂直于施载方向扩展至自由边界。 展开更多

关键词 复合材料蜂窝夹芯结构 胶接修补 渐进损伤模型 VUMAT子程序 温度相关性

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复合材料夹芯结构研究现状及其在船舶工程的应用 被引量：26

3

作者 朱子旭 朱锡 +1 位作者 李永清 陈悦 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第2期1-7,共7页

针对复合材料夹芯结构,从它的特种性能研究、特种结构研究、力学分析方法研究、制造工艺研究和复合材料夹芯结构在船舶领域的应用几个方面综述了最近的研究现状。归纳可知,复合材料夹芯结构具有高比强度、高比刚度,良好的导热性能,以及... 针对复合材料夹芯结构,从它的特种性能研究、特种结构研究、力学分析方法研究、制造工艺研究和复合材料夹芯结构在船舶领域的应用几个方面综述了最近的研究现状。归纳可知,复合材料夹芯结构具有高比强度、高比刚度,良好的导热性能,以及具有优良的可设计性。这种结构可以被设计成板、壳、柱等特种结构以适应工程需要。对于复合材料夹芯结构的研究主要集中于承载机理和功能特性研究,其制造工艺以RTM,VARTM,VARI等工艺方法为主。在船舶领域,军船和民船2个方面都广泛应用复合材料夹芯结构。 展开更多

关键词 复合材料夹芯结构 特种性能 特种结构 力学分析方法 制造工艺

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三种复合材料夹芯结构在弯曲载荷下破坏行为研究 被引量：2

4

作者 方路平 陆春 +2 位作者 陈平 齐明雪 项松 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期36-40,共5页

制备了帽型、泡型、工字型三种夹芯结构复合材料,研究三种夹芯结构在弯曲载荷下的响应行为,并利用有限元的方法研究夹芯结构在弯曲载荷下Von-Mises应力分布,利用Tsai-Hill屈服准则判定有限元模型的屈服情况,观察发生屈服的区域。结果表... 制备了帽型、泡型、工字型三种夹芯结构复合材料,研究三种夹芯结构在弯曲载荷下的响应行为,并利用有限元的方法研究夹芯结构在弯曲载荷下Von-Mises应力分布,利用Tsai-Hill屈服准则判定有限元模型的屈服情况,观察发生屈服的区域。结果表明,帽型夹芯结构具有最大的弯曲刚度与抗弯强度。三种夹芯结构发生破坏的区域不同,帽型夹芯结构破坏主要出现在压头区域、上面板的压头边缘区域、芯子压头正下方的拐角处;泡型夹芯结构破坏出现在芯子支撑区域;工字型夹芯结构破坏出现在下面板支撑区域。 展开更多

关键词 复合材料夹芯结构 三点弯曲 有限元分析 弯曲刚度 破坏区域

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复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击位置识别研究 被引量：4

5

作者 赵林虎 周丽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期67-71,108,共6页

进行了碳纤维增强复合材料蜂窝夹芯结构的低速冲击实验,采用一种基于应力波和免疫遗传算法的冲击载荷定位方法对蜂窝夹芯结构上的低速冲击载荷进行分析和定位。首先,通过一组事先确定冲击位置的低速冲击载荷产生的冲击应力波实验数据,... 进行了碳纤维增强复合材料蜂窝夹芯结构的低速冲击实验,采用一种基于应力波和免疫遗传算法的冲击载荷定位方法对蜂窝夹芯结构上的低速冲击载荷进行分析和定位。首先,通过一组事先确定冲击位置的低速冲击载荷产生的冲击应力波实验数据,使用小波变换方法对其在时频域进行分析,获得多个频率上冲击应力波在蜂窝夹芯结构中的传播速度;然后在此基础上,考虑蜂窝夹芯结构中应力波的各向异性特性,采用免疫遗传算法对未知的低速冲击载荷进行位置识别。实验研究结果表明了该方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 复合材料蜂窝夹芯结构 低速冲击定位 应力波 免疫遗传算法

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含局域共振单元复合材料格栅夹芯结构的吸声性能研究 被引量：2

6

作者 罗英勤 楼京俊 张焱冰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期291-296,共6页

提出了一种耐静压的复合材料格栅夹芯吸声结构。格栅格内填充聚氨酯基体,基体内嵌入软橡胶包覆的铁球作为局域共振散射体单元。采用有限元方法对结构在常压和3 MPa静压下的吸声性能进行了对比计算,结果表明静压下结构吸声性能稳定。通... 提出了一种耐静压的复合材料格栅夹芯吸声结构。格栅格内填充聚氨酯基体,基体内嵌入软橡胶包覆的铁球作为局域共振散射体单元。采用有限元方法对结构在常压和3 MPa静压下的吸声性能进行了对比计算,结果表明静压下结构吸声性能稳定。通过建立吸声系数曲线、平均能耗曲线、位移场和能耗密度场的关系,对结构吸声机理进行了分析。最后采用遗传算法对结构的宽频吸声性能进行了优化设计,优化后平均吸声性能提高150%且在低频点处吸声系数达到0.99,此时结构厚度小于λ/14,实现了小尺寸控制大波长低频声波。有望通过增加更多材料和结构参数或在不同格栅格填充针对不同低频点完美吸声的微结构来实现低频宽带吸声结构设计。 展开更多

关键词 复合材料格栅夹芯结构 局域共振单元 遗传算法 静压 水下吸声性能

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基于高阶理论的加筋复合材料夹芯结构屈曲有限元模型 被引量：5

7

作者 张东健 郑锡涛 +3 位作者 闫雷雷 路拓 徐建辉 张聪 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1686-1698,共13页

加筋复合材料夹芯结构由于面板与夹芯层的力学性能差异较大,层间剪切变形明显,层间剪切应力对结构的屈曲特性影响非常明显.此外筋条与面板之间横向剪切变形也会显著地影响加筋夹芯结构的屈曲特性.因此,需要发展一种能准确计算面板与芯... 加筋复合材料夹芯结构由于面板与夹芯层的力学性能差异较大,层间剪切变形明显,层间剪切应力对结构的屈曲特性影响非常明显.此外筋条与面板之间横向剪切变形也会显著地影响加筋夹芯结构的屈曲特性.因此,需要发展一种能准确计算面板与芯体之间、筋条与板之间横向剪切应力的模型来分析复合材料加筋夹芯结构的屈曲特性.文章推导了正弦型整体-局部高阶剪切变形理论,该理论满足面内位移、横向剪切应力连续条件和自由表面条件,并且未知量个数独立于加筋夹芯板的层数.基于此理论,结合离散的Kirchhoff三角形单元(DKT单元)构造了正弦型整体-局部高阶三角形板单元(SGLT),该单元满足面内位移在厚度方向的锯齿分布和横向剪切应力层间连续性条件,并通过两个数值算例验证了模型的准确性.随后评估了金属面板加筋夹芯板和复合材料面板格栅加筋夹芯板在各种几何、材料参数和边界条件下的屈曲特性.数值分析结果表明,建立的有限元模型能准确地预测加筋复合材料夹芯结构的屈曲行为.并且相较于三维有限元模型,建立的模型具有更高的计算效率. 展开更多

关键词 加筋复合材料夹芯结构 横向剪切应力 屈曲特性 格栅加筋夹芯板 三角形单元

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夹芯复合材料耐压壳工艺缺陷对承载能力的影响 被引量：2

8

作者 朱子旭 李永清 +1 位作者 朱锡 陈悦 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期260-265,共6页

为了确定工艺缺陷对夹芯复合材料耐压壳承载能力的影响程度,本文基于夹芯复合材料耐压壳静水压力试验的试验结果和数值计算结果,研究了工艺缺陷对夹芯耐压壳承载能力的影响规律。经分析发现在耐压壳成型过程中会出现三种类型的工艺缺陷... 为了确定工艺缺陷对夹芯复合材料耐压壳承载能力的影响程度,本文基于夹芯复合材料耐压壳静水压力试验的试验结果和数值计算结果,研究了工艺缺陷对夹芯耐压壳承载能力的影响规律。经分析发现在耐压壳成型过程中会出现三种类型的工艺缺陷。结果表明:在工艺缺陷对耐压壳体的临界屈曲载荷有一定影响,但缺陷敏感度不高。本文所提出的夹心耐压壳结构制造工艺可行的。 展开更多

关键词 夹芯复合材料结构 耐压壳 极限屈曲载荷 工艺缺陷 不圆度缺陷 脱胶缺陷

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大型复合材料蜂窝夹芯结构X射线数字成像自动化快速扫描检测技术 被引量：14

9

作者 章清乐 刘松平 刘菲菲 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第13期78-83,共6页

X射线数字成像(X-ray digital radiography)检测方法广泛应用于工业生产的许多领域,已成为复合材料蜂窝夹芯结构的重要检测方法,对于大型复合材料蜂窝夹芯结构,需要提高X射线数字成像检测效率。针对大型复合材料蜂窝夹芯结构特点及其检... X射线数字成像(X-ray digital radiography)检测方法广泛应用于工业生产的许多领域,已成为复合材料蜂窝夹芯结构的重要检测方法,对于大型复合材料蜂窝夹芯结构,需要提高X射线数字成像检测效率。针对大型复合材料蜂窝夹芯结构特点及其检测要求,提出了一种X射线数字成像自动化扫描成像检测方法,介绍了大型复合材料蜂窝夹芯结构的X射线数字成像自动化扫描检测系统的设计特点、关键单元的参数选型。利用所研制的大型复合材料蜂窝夹芯结构X射线数字成像自动扫描检测设备、确定的检测参数和设计制备的实际大型蜂窝夹芯结构件,开展了系列的检测试验研究。试验和实际检测应用结果表明,采用X射线数字成像自动化扫描检测方法可以实现大型蜂窝夹芯结构的快速可视化检测,检测分辨率可达3.2 LP/mm,取得了很好的检测效果。 展开更多

关键词 复合材料蜂窝夹芯结构 X射线 数字射线成像 自动化扫描成像 快速可视化检测

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弯曲载荷下复合材料夹芯“L”型接头强度和疲劳试验研究（英文） 被引量：4

10

作者 曾海艳 严仁军 +1 位作者 徐琳 桂思源 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1540-1550,共11页

文章研究了复合材料夹芯"L"型接头在弯曲载荷下的静强度和疲劳问题。通过静加载试验,得到该接头的极限承载能力和破坏模式。在此基础上,对不同载荷水平下的试件进行疲劳试验。基于试验数据建立S-N曲线,比较了半对数线性拟合和... 文章研究了复合材料夹芯"L"型接头在弯曲载荷下的静强度和疲劳问题。通过静加载试验,得到该接头的极限承载能力和破坏模式。在此基础上,对不同载荷水平下的试件进行疲劳试验。基于试验数据建立S-N曲线,比较了半对数线性拟合和"S"型函数拟合结果。结果表明,"S"型曲线的预测结果好于半对数线性拟合。同时,分析了疲劳载荷下的接头破坏模式,包括夹芯和面板之间脱粘、面板分层和纤维断裂。根据试验现象划分了表明裂纹扩展的3个阶段。建立了刚度退化模型表现不同载荷水平下刚度退化规律。 展开更多

关键词 复合材料夹芯结构 疲劳寿命 “L”型节点 刚度退化 S-N

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大阻尼高比刚度复合材料仪表板结构设计及动态特性分析 被引量：10

11

作者 梁森 张术国 +1 位作者 梁天锡 韦利明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期212-217,共6页

提出了一种新型五层夹芯复合材料仪表板的设计结构,其中上、下蒙皮和中心层设计成嵌入式共固化多层阻尼复合材料结构,并在上蒙皮和中心层以及在下蒙皮和中心层之间设计成一定厚度的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,通过有限元数值模拟对其动... 提出了一种新型五层夹芯复合材料仪表板的设计结构,其中上、下蒙皮和中心层设计成嵌入式共固化多层阻尼复合材料结构,并在上蒙皮和中心层以及在下蒙皮和中心层之间设计成一定厚度的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,通过有限元数值模拟对其动力学性能进行研究,并与制作出试件的模态分析实验结果进行对比,表明此种设计结构具有非常高的阻尼和比刚度特性,为轻质精密复合材料仪表板设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了坚实的基础。 展开更多

关键词 夹芯复合材料结构 嵌入式共固化多层阻尼复合材料 结构设计 数值模拟 模态分析实验

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泡沫和轻木夹芯复合材料梁疲劳性能的对比 被引量：3

12

作者 杨翔宇 霍瑞丽 +2 位作者 李季乐 陈登杨 方海 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期635-639,686,共6页

以聚氨酯泡沫、巴沙轻木为芯材的复合材料梁为研究对象,通过四点弯曲静载试验和不同荷载等级下的疲劳试验,对比了格构增强前后两种夹芯结构的静力学性能和疲劳性能。静载试验结果表明,轻木夹芯复合材料梁的极限承载力是聚氨酯泡沫夹芯梁... 以聚氨酯泡沫、巴沙轻木为芯材的复合材料梁为研究对象,通过四点弯曲静载试验和不同荷载等级下的疲劳试验,对比了格构增强前后两种夹芯结构的静力学性能和疲劳性能。静载试验结果表明,轻木夹芯复合材料梁的极限承载力是聚氨酯泡沫夹芯梁的15倍,格构增强方案对提高聚氨酯泡沫夹芯梁的承载力更有效;疲劳试验结果表明,聚氨酯泡沫夹芯梁和轻木夹芯梁的疲劳寿命与荷载等级的大小密切相关,聚氨酯泡沫夹芯梁的疲劳性能更优,格构的设置可显著提高整体结构的疲劳寿命。 展开更多

关键词 复合材料夹芯结构 弯曲疲劳 格构增强 疲劳寿命

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复合材料T型节点强度直接计算模型研究

13

作者 石宝松 严仁军 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第7期52-56,共5页

针对T型节点强度预测大多是通过试验进行,但试验测试存在周期长、成本高等问题,特别是对节点进行尺寸优化后再次进行试验效率较低,有必要针对复合材料T型节点直接计算模型进行研究,实现对T型节点强度的快速校核。因此以复合材料T型节点... 针对T型节点强度预测大多是通过试验进行,但试验测试存在周期长、成本高等问题,特别是对节点进行尺寸优化后再次进行试验效率较低,有必要针对复合材料T型节点直接计算模型进行研究,实现对T型节点强度的快速校核。因此以复合材料T型节点作为研究对象,参考相关规范确定节点直接计算模型的边界条件、尺寸以及强度校核标准,得到一个用于T型节点强度校核的直接计算模型。 展开更多

关键词 夹芯复合材料结构 T型节点 直接计算

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Y型蜂窝等效模型及蜂窝夹芯结构车体的仿真分析

14

作者 石姗姗 马嘉欣 +2 位作者 陈秉智 汉红彪 王国鑫 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3743-3754,共12页

复合材料夹芯结构在轨道车辆车体轻量化中应用广泛,但在大型夹芯结构车体仿真计算时,存在结构层次复杂且分析经验较为缺乏等问题。本文提出考虑蜂窝双壁影响的Y型蜂窝等效模型,然后基于Y型蜂窝等效构建碳纤维铝蜂窝夹芯板和格栅增强碳... 复合材料夹芯结构在轨道车辆车体轻量化中应用广泛,但在大型夹芯结构车体仿真计算时,存在结构层次复杂且分析经验较为缺乏等问题。本文提出考虑蜂窝双壁影响的Y型蜂窝等效模型,然后基于Y型蜂窝等效构建碳纤维铝蜂窝夹芯板和格栅增强碳纤维铝蜂窝夹芯板仿真分析模型,并将其分别与三点弯曲试验进行验证。根据传统列车车体的蒙皮骨架形式,构建碳纤维铝蜂窝车体和格栅增强碳纤维铝蜂窝车体,并运用BSEN12663:2010标准和《复合材料设计手册》中的设计标准分析其刚度、强度、应变等力学性能。研究结果表明:碳纤维铝蜂窝夹芯板和格栅增强碳纤维铝蜂窝夹芯板三点弯曲仿真结果与试验值误差分别为2.8%和0.1%,验证了Y型蜂窝等效模型具有较高的精度;碳纤维铝蜂窝车体的比刚度最低提升了49.4%,强度最高提升了64.5%;格栅增强碳纤维铝蜂窝车体的比刚度最低提升了67.6%,强度最高提升了66.2%。对于2种蜂窝夹芯结构车体的蒙皮来说,格栅增强碳纤维铝蜂窝车体应变最低下降了36.9%,失效因子最低下降了61.1%,相比碳纤维铝蜂窝车体有较充足的安全余量;相比原不锈钢车体,2种蜂窝夹芯结构车体具有较好的减重效果,碳纤维铝蜂窝车体减重33.4%,格栅增强碳纤维铝蜂窝车体减重13.1%。基于Y型蜂窝等效模型的碳纤维夹芯结构仿真分析,为先进复合材料轨道车辆车体结构轻量化设计提供了参考。 展开更多

关键词 复合材料夹芯结构 Y型蜂窝等效模型 三点弯曲 格栅增强蜂窝 车体结构仿真

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大阻尼高刚度复合材料仪表板的设计结构与工艺研究 被引量：4

15

作者 张术国 梁森 +2 位作者 梁天锡 郝文锐 韦利明 《航空制造技术》 2016年第14期56-60,68,共6页

设计了一种五层夹芯多层阻尼薄膜嵌入的复合材料仪表板结构,并采用多次热压罐固化成型工艺来制作该大阻尼高刚度复合材料仪表板。它们分别是:上、下蒙皮和中心层的制作,上、下蒙皮和中心层与泡沫塑料的粘接与紧固件的预埋,孔的修正及仪... 设计了一种五层夹芯多层阻尼薄膜嵌入的复合材料仪表板结构,并采用多次热压罐固化成型工艺来制作该大阻尼高刚度复合材料仪表板。它们分别是:上、下蒙皮和中心层的制作,上、下蒙皮和中心层与泡沫塑料的粘接与紧固件的预埋,孔的修正及仪表板的包边加工。通过成形质量检验和加载试验,验证了成形工艺的可行性和合理性。 展开更多

关键词 五层夹芯多层阻尼复合材料结构 多次热压罐固化成型 大阻尼 高刚度

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新型FRP拉挤夹芯型材及其结构应用初探 被引量：10

16

作者 齐玉军 熊伟 +3 位作者 刘伟庆 陆伟东 方海 万里 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期25-30,共6页

FRP拉挤夹芯型材是指采用拉挤成型工艺制作的复合材料夹芯构件,其外侧为FRP面层,内部为泡沫、轻木等轻质芯材,具有轻质高强、局部承压能力强、FRP面板不易屈曲、生产效率高、质量稳定等优点。以泡桐木和杨木等轻木、无碱玻璃纤维以及不... FRP拉挤夹芯型材是指采用拉挤成型工艺制作的复合材料夹芯构件,其外侧为FRP面层,内部为泡沫、轻木等轻质芯材,具有轻质高强、局部承压能力强、FRP面板不易屈曲、生产效率高、质量稳定等优点。以泡桐木和杨木等轻木、无碱玻璃纤维以及不饱和聚酯树脂为原材料,对FRP夹芯型材的拉挤成型工艺进行了研究,成功制造了不同截面形式的FRP拉挤夹芯型材,并对其界面性能、弯曲性能、轴心受压性能进行了试验研究。对FRP拉挤夹芯型材的工程应用进行了探讨,并对实际工程——玉竹楼项目进行了介绍。 展开更多

关键词 复合材料拉挤夹芯型材 拉挤工艺 夹芯复合材料框架结构 复合材料夹芯桥面板

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卫星中心承力筒结构优化设计研究 被引量：8

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作者 毛佳 江振宇 +1 位作者 陈广南 张为华 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期1-6,共6页

利用有限元软件ANSYS建立复合材料中心承力筒式卫星平台结构的参数化有限元分析模型,计算了整星结构振动模态,在此基础上对复合材料蜂窝夹层中心承力筒结构分析模型进行简化,在满足结构的强度、变形、振动和屈曲约束条件下,对承力筒结... 利用有限元软件ANSYS建立复合材料中心承力筒式卫星平台结构的参数化有限元分析模型,计算了整星结构振动模态,在此基础上对复合材料蜂窝夹层中心承力筒结构分析模型进行简化,在满足结构的强度、变形、振动和屈曲约束条件下,对承力筒结构进行优化设计,并对多种方案进行比较,提出的方法和思路为今后同类结构设计提供了参考。 展开更多

关键词 参数化模型 中心承力筒 优化设计 复合材料蜂窝夹芯结构

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