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Kagome点阵夹芯超材料的汽车前围板隔振特性研究
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作者 鲍瑞雪 齐臣 田香玉 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第1期184-189,共6页
为高效控制汽车前围板振动噪声,弥补传统材料抑制低频振动性能的不足及易燃、环保性能低的缺陷,设计一种基于Kagome点阵的局域共振型夹芯超材料,建立单胞结构的有限元模型,计算并分析其能带结构、带隙产生机理和弹性波传播特性,以及关... 为高效控制汽车前围板振动噪声,弥补传统材料抑制低频振动性能的不足及易燃、环保性能低的缺陷,设计一种基于Kagome点阵的局域共振型夹芯超材料,建立单胞结构的有限元模型,计算并分析其能带结构、带隙产生机理和弹性波传播特性,以及关键几何参数对带隙频段的影响,利用正交实验极差分析法(Statistical Product and Service Software Automatically,SPSSAU)对关键几何参数进行优化,同时开展基于该材料的汽车前围板隔振性能的研究。研究表明,所设计的Kagome点阵夹芯超材料能够实现低频带隙;增加圆块厚度和半径会使带隙频段整体向低频方向移动,且拓宽低频带隙;减小韧带宽度会使带隙频段向低频区域移动,且使带隙宽度减小。将优化后的Kagome点阵夹芯超材料应用于汽车前围板,可明显提高其隔振性能。 展开更多
关键词 振动与波 汽车前围板 kagome点阵夹芯超材料 有限元模型 带隙 低频带隙
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Kagome点阵夹芯结构平压性能研究 被引量:2
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作者 裴勇勇 虞筱琛 +2 位作者 徐海兵 吕东喜 祝颖丹 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第5期5-11,共7页
采用有限元数值仿真和试验验证相结合的方法研究了复合材料Kagome点阵夹芯结构的平压性能,分析了不同结构参数对Kagome点阵夹芯结构平压性能及失效模式的影响。结果表明,在平压载荷下,杆件直径对Kagome点阵夹芯结构的平压峰值载荷幅度... 采用有限元数值仿真和试验验证相结合的方法研究了复合材料Kagome点阵夹芯结构的平压性能,分析了不同结构参数对Kagome点阵夹芯结构平压性能及失效模式的影响。结果表明,在平压载荷下,杆件直径对Kagome点阵夹芯结构的平压峰值载荷幅度影响较大,而芯子高度和杆件角度对峰值载荷幅度影响较小,夹芯结构失效的主要形式有杆件变形最大处断裂、杆件与面板连接处断裂、杆件交叉连接处断裂等。通过对比Kagome点阵夹芯结构有限元数值仿真结果与平压试验结果,验证了有限元模型的可靠性。 展开更多
关键词 点阵结构 kagome 有限元 平压性能 复合材料
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复合材料点阵夹芯结构的耦合换热及热应力分析 被引量:11
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作者 吴林志 殷莎 马力 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期969-972,共4页
采用数值模拟对复合材料点阵夹芯结构的传导辐射耦合换热及其产生的热应力问题进行了研究。通过孔洞辐射的计算方式,分析了结构内部辐射对于传热机制的影响,并探讨了纤维柱及材料发射率等因素对辐射换热强弱的影响;最后,分析了结构在耦... 采用数值模拟对复合材料点阵夹芯结构的传导辐射耦合换热及其产生的热应力问题进行了研究。通过孔洞辐射的计算方式,分析了结构内部辐射对于传热机制的影响,并探讨了纤维柱及材料发射率等因素对辐射换热强弱的影响;最后,分析了结构在耦合换热作用下所产生的热变形和热应力。数值结果表明,当温度在350℃左右时,碳纤维点阵夹芯结构的辐射换热效果明显,且温度越高其差值越大;纤维柱对辐射换热的贡献不大;材料的表面发射率越大,夹芯结构的辐射换热能力越强。在上下面板固支情况下,热应力场主要分布于上面板及纤维柱与上面板相接触的根部,增强辐射换热,可减小根部的最大热应力。 展开更多
关键词 复合材料点阵 传导辐射耦合换热 孔洞辐射 发射率 热应力
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冲击载荷下受轴向约束的点阵材料夹芯简支梁 被引量:3
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作者 刘华 朱小芹 杨嘉陵 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期1451-1454,共4页
对受到均布冲击载荷的轴向不可移点阵材料夹芯简支梁进行了刚塑性动力响应理论分析和弹塑性有限元分析.首先给出了夹芯梁在外包和内接屈服条件下中点最大挠度的理论预测值,并与有限元结果进行了比较,有限元计算结果介于两种屈服条件给... 对受到均布冲击载荷的轴向不可移点阵材料夹芯简支梁进行了刚塑性动力响应理论分析和弹塑性有限元分析.首先给出了夹芯梁在外包和内接屈服条件下中点最大挠度的理论预测值,并与有限元结果进行了比较,有限元计算结果介于两种屈服条件给出的理论预测结果之间,有限元计算的支座处最大转角与外包屈服条件给出的理论预测结果接近.然后考察了点阵材料夹芯梁的抗冲击性能和吸能效果.结果表明:夹芯梁的最大挠度和塑性耗散能对杆元与面板夹角及相对密度十分敏感,设计合理的夹芯梁具有很好的吸能效果和抗冲击性能. 展开更多
关键词 点阵材料 动力响应 冲击 吸能
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复合材料点阵夹芯梁振动特性区间分析与优化 被引量:3
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作者 许孟辉 邱志平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1079-1085,共7页
考虑到复合材料的分散性,研究了复合材料点阵夹芯梁的自由振动特性.将不确定参数用区间向量进行定量化,提出高精度的含不确定参数复合材料点阵夹芯梁固有频率的配点型区间分析方法,该方法无需不确定参数的概率信息,只需明确不确定参数... 考虑到复合材料的分散性,研究了复合材料点阵夹芯梁的自由振动特性.将不确定参数用区间向量进行定量化,提出高精度的含不确定参数复合材料点阵夹芯梁固有频率的配点型区间分析方法,该方法无需不确定参数的概率信息,只需明确不确定参数所在范围界限,进而实现复合材料点阵夹芯梁结构的不确定优化.该方法为解决非线性现象突出的新型复合材料设计等复杂问题提供了一个可行途径.与概率方法相比,区间分析方法的结果表明该方法是可行的.与确定性优化方法相比,区间优化方法在复合材料结构优化领域能够充分考虑结构潜在不确定性带来的不利影响,工程指导意义更为明显. 展开更多
关键词 不确定性分析 复合材料 点阵结构 自由振动 区间分析 区间优化
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生物质材料点阵夹芯胞元力学性能分析 被引量:3
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作者 杨冬霞 胡英成 范长胜 《西部林业科学》 CAS 北大核心 2019年第3期16-22,共7页
研究生物质点阵夹芯胞元结构的力学性能,可以减少木建筑重量和降低木材使用量,对适应现代木结构建筑具有重要的现实意义。本研究通过对胞元结构进行力学建模,分析了芯子直径和长度对胞元承载能力的影响,并应用ANSYS有限元软件,仿真分析... 研究生物质点阵夹芯胞元结构的力学性能,可以减少木建筑重量和降低木材使用量,对适应现代木结构建筑具有重要的现实意义。本研究通过对胞元结构进行力学建模,分析了芯子直径和长度对胞元承载能力的影响,并应用ANSYS有限元软件,仿真分析芯子直径和面板厚度2个因素对胞元受力的影响,依据胞元承载能力和变形程度,进行胞元结构的优选。最后依据优选的胞元结构,设计和制作不同类型的试件进行平压测试。结果表明,胞元平压状态下芯子是受力主体,芯子直径越大,胞元的平压能力越强,但平压性能并不是最优;面板材料对胞元承载力和吸能性有显著影响,生物质复合材料胞元的比强度高于自然纤维材料的比强度。该研究结果为木质复合材料在大跨度坡面屋等木结构建筑工程中的应用奠定了理论和实验基础,具有良好的应用价值。 展开更多
关键词 ANSYS 生物质复合材料 点阵结构 胞元结构
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3D打印点阵夹芯结构冲击损伤的近场动力学模拟 被引量:1
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作者 陈洋 王肇喜 +3 位作者 翟师慧 盛鹏 王者蓝 朱明亮 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期144-158,共15页
为了有效模拟3D打印点阵材料夹芯结构在弹丸冲击下的损伤破坏行为,在近场动力学微极模型中引入塑性键,构建了适用于点阵材料夹芯结构的模型和建模方法,在验证模型准确性的基础上,模拟分析了低速和高速弹丸冲击下点阵材料夹芯结构的损伤... 为了有效模拟3D打印点阵材料夹芯结构在弹丸冲击下的损伤破坏行为,在近场动力学微极模型中引入塑性键,构建了适用于点阵材料夹芯结构的模型和建模方法,在验证模型准确性的基础上,模拟分析了低速和高速弹丸冲击下点阵材料夹芯结构的损伤模式与破坏机理。结果表明:低速冲击下3D打印点阵夹芯结构的破坏模式以局部塑性变形为主;高速冲击下,破坏模式表现为溃裂、孔洞贯穿和碎片喷射,并伴随着大范围的塑性变形。低速冲击下塑性变形范围随冲击速度升高而增大,而高速冲击下则相反。高速冲击下,点阵夹芯结构的贯穿过程分为面板接触、局部屈服、芯材压溃、穿透4个阶段,弹丸经历了急-缓-急3段减速过程,并对应2个加速度高峰,第2个加速度峰值低于第1个加速度峰值的50%;低速冲击过程中,弹丸仅有1次减速过程,加速度峰值随冲击速度的升高而增大,最终弹丸反弹。 展开更多
关键词 点阵材料 结构 近场动力学 弹丸冲击 损伤破坏
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增材制造点阵夹芯混合结构的振动特性
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作者 张佳乐 王星 +5 位作者 耿小亮 刘军 李欣 董炜璘 张恒 熊若钦 《热加工工艺》 北大核心 2024年第5期8-12,共5页
采用增材制造(additive anufacturing,AM)技术制备了钛合金点阵夹芯梁,使用硅橡胶作为阻尼材料对点阵空隙进行了填充。测试对比了有/无填充的点阵夹芯悬臂梁的模态振型,并对其进行了扫频振动激励。试验结果表明:填充阻尼材料不会改变结... 采用增材制造(additive anufacturing,AM)技术制备了钛合金点阵夹芯梁,使用硅橡胶作为阻尼材料对点阵空隙进行了填充。测试对比了有/无填充的点阵夹芯悬臂梁的模态振型,并对其进行了扫频振动激励。试验结果表明:填充阻尼材料不会改变结构振型,但可显著降低振动响应幅值。开展了硅橡胶的动态力学分析试验(dynamic mechanical analysis,DMA),结合广义麦克斯韦(generalized Maxwell model,GMM)粘弹性模型,标定了频域粘弹性模型参数。通过硅橡胶单轴拉伸试验标定了多项式型超弹性模型参数。基于粘超弹性模型及标定参数,对有填充的点阵夹芯悬臂梁进行了振动响应有限元模拟,与试验结果相符,证明本文采用的粘超弹性模型和其参数标定方法可有效用于混合结构的振动特性计算。 展开更多
关键词 粘弹性模型 弹性模型 点阵结构 增材制造 振动响应 阻尼
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双三角点阵夹芯结构低速冲击下的动态响应与失效机制
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作者 杨思鑫 曹忠亮 顾付伟 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第3期25-34,共10页
采用非线性有限元仿真方法研究双三角点阵夹芯结构抗冲击性能,使用直径为16 mm的半球形冲击器以不同的冲击能量分别对夹芯板的节点和基底位置进行冲击,研究了点阵夹芯板的失效机理和动态响应,以及各个变量对夹芯板的抗冲击性能的影响规... 采用非线性有限元仿真方法研究双三角点阵夹芯结构抗冲击性能,使用直径为16 mm的半球形冲击器以不同的冲击能量分别对夹芯板的节点和基底位置进行冲击,研究了点阵夹芯板的失效机理和动态响应,以及各个变量对夹芯板的抗冲击性能的影响规律。结果表明:双三角点阵夹芯结构的主要失效形式为面板的基体拉伸破裂;芯子的失效形式受自身结构和受力方式影响,主要为脆性坍塌断裂和塑性变形。载荷-时间曲线表明,冲头能量与冲击位置对夹芯板的损伤失效行为有着显著的影响。相同冲击能量下,与基底冲击相比,夹芯板在节点冲击时的损伤程度及载荷峰值都更优,抗冲击性能更加优异;高冲击能量下,节点冲击的吸能效果更优,但二者载荷变化趋势却越来越相似。 展开更多
关键词 点阵结构 有限元仿真 抗冲击性能 失效机制 动态响应 复合材料
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高速颗粒流冲击下负泊松比力学超材料夹芯梁的动态响应及缓冲吸能机理 被引量:1
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作者 胡朝磊 孙海亮 +3 位作者 王志鹏 包兆鹏 崔天宁 秦庆华 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期20-34,共15页
建立了颗粒流子弹发射有限元模型,利用离散元和有限元的联合模拟方法,研究了高速颗粒流冲击负泊松比内凹蜂窝夹芯梁的动态响应及缓冲吸能机理。分析了加载冲量、冲击角、芯材强度以及颗粒流子弹与面板间的摩擦力等因素对夹芯梁动态响应... 建立了颗粒流子弹发射有限元模型,利用离散元和有限元的联合模拟方法,研究了高速颗粒流冲击负泊松比内凹蜂窝夹芯梁的动态响应及缓冲吸能机理。分析了加载冲量、冲击角、芯材强度以及颗粒流子弹与面板间的摩擦力等因素对夹芯梁动态响应的影响。研究结果表明:夹芯梁在正向颗粒流子弹冲击载荷作用下表现为局部凹陷和整体弯曲的耦合变形模式,面内设计芯材因胞壁弯曲呈现局部内凹的变形模式,面外设计芯材因胞壁屈曲呈现局部褶皱的变形模式。在等面密度的条件下,采用面外设计的硬芯夹芯梁面板的跨中最大挠度比采用面内设计的软芯夹芯梁小,但初始冲击力峰值和冲击力整体水平较高,冲击力响应时间较短。夹芯梁前后面板的跨中最大挠度与冲击载荷近似呈对数线性递增关系。与正向冲击相比,斜冲击下夹芯梁的变形模式具有非对称性,局部凹陷程度减小;在颗粒流子弹不同冲击角度作用下,夹芯梁前后面板的跨中最大挠度、初始冲击力峰值以及传递到夹芯梁的动能和动量占比随冲击角度的增大而减小,而颗粒流子弹与夹芯梁面板间的摩擦因数对夹芯梁的动态响应无显著影响。 展开更多
关键词 结构 力学材料 负泊松比 高速颗粒流 离散元-有限元耦合方法 动态响应 缓冲吸能
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轻质复合材料夹芯结构设计及力学性能最新进展 被引量:44
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作者 熊健 杜昀桐 +5 位作者 杨雯 吴倩倩 徐学军 姚东 韦兴宇 陈宗兵 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期749-760,共12页
从设计、制备和力学性能方面对轻质复合材料夹芯结构的最新研究成果进行总结,包括复合材料点阵夹芯结构、褶皱夹芯结构以及蜂窝夹芯结构对应的拓扑构型设计和制备工艺,重点从力学性能的理论预报、力学性能实验表征和失效模式分析等角度... 从设计、制备和力学性能方面对轻质复合材料夹芯结构的最新研究成果进行总结,包括复合材料点阵夹芯结构、褶皱夹芯结构以及蜂窝夹芯结构对应的拓扑构型设计和制备工艺,重点从力学性能的理论预报、力学性能实验表征和失效模式分析等角度评述了性能改进的最新研究。通过对轻质复合材料夹芯结构最新研究进展的总结与分析,展望了点阵夹芯结构、褶皱夹芯结构和蜂窝夹芯结构的发展趋势及可能应用领域。 展开更多
关键词 结构 复合材料 点阵结构 褶皱结构 蜂窝
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木质基直柱型点阵夹芯结构的平压和弯曲性能研究 被引量:1
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作者 金明敏 胡英成 《安徽农业科学》 CAS 2014年第33期11760-11765,共6页
利用一种简单的插入-胶合方法,以杨木单板层积材和桦木圆棒榫制备了一种新型的木质基柱型点阵夹芯结构;采用正态测试方法和无损检测方法分别对圆棒榫和面板进行优选以降低木材变异性对试验结果的影响;对由2种不同圆棒榫尺寸制备的夹芯... 利用一种简单的插入-胶合方法,以杨木单板层积材和桦木圆棒榫制备了一种新型的木质基柱型点阵夹芯结构;采用正态测试方法和无损检测方法分别对圆棒榫和面板进行优选以降低木材变异性对试验结果的影响;对由2种不同圆棒榫尺寸制备的夹芯结构的平压和弯曲性能进行了研究。结果表明,运用理论模型来预测该种夹芯结构的平压强度和平压弹性模量试验结果表明,理论预测值大于实测值;平压试验的主要失效模式是圆棒榫的剪切破坏,与此同时该种夹芯结构在平压试验中表现出较好的能量吸收能力,而这一性能对其在木结构中应用的安全性极为重要;该种夹芯结构的弯曲性能与相对密度存在一定的线性关系。 展开更多
关键词 点阵结构 无损检测 理论预测 木质复合材料 剪切失效
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轻质高刚度超结构超低频带隙机理及设计方法
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作者 李锁斌 蔡熠玮 +2 位作者 王航 李姮媛 李瑞 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第9期77-87,共11页
针对轻质高刚度超结构/超材料中难以实现10 Hz以内的超低频振动带隙问题,提出了一种基于轻质高刚度超低频一体化振子的轻质高刚度超结构超低频带隙设计新思路与方法。在不改变轻质高刚度振子实际质量和刚度的基础上,通过同时放大振子的... 针对轻质高刚度超结构/超材料中难以实现10 Hz以内的超低频振动带隙问题,提出了一种基于轻质高刚度超低频一体化振子的轻质高刚度超结构超低频带隙设计新思路与方法。在不改变轻质高刚度振子实际质量和刚度的基础上,通过同时放大振子的动态质量和降低动态刚度,构造具有超低频特性的轻质高刚度一体化振子,将其引入夹芯结构创造出了一种兼具轻质、高刚度和超低频带隙特性的新型超结构。结果表明:将所设计的轻质高刚度超低频一体化振子引入夹芯结构板后,振子机构的主模态振型使其动态质量被放大的同时其动态刚度降低,致使结构带隙的打开频率降低至5.5 Hz,较传统结构降低了约72%,且该新型结构在整个超低频、低频范围内具有良好的振动衰减特性;轻质高刚度超低频振子中,负刚度元件的高度、厚度、跨度以及杠杆臂长比是影响带隙和振动传输特性的关键因素,通过微调可以实现目标带隙的位置、带宽和振动传输特性的精准调控。提出的轻质高刚度超结构超低频带隙机理与设计方法解决了传统超结构设计中超低频带隙与结构轻质高刚度不可兼并的问题,所设计的超结构可兼具轻质、承载和超低频带隙特性,可为实现轻量化的工程结构功能一体化超低频减振目标提供一种新方法。 展开更多
关键词 结构 材料 振动带隙 低频减振 结构 轻量化
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结构型吸波材料的设计制备与电磁波吸收性能 被引量:1
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作者 孙凯 刘晓青 +5 位作者 田加红 沈勋 赵炳秋 王宗祥 马英龙 范润华 《包装工程》 北大核心 2025年第15期288-297,共10页
目的旨在讨论多层结构、夹芯结构和超材料等结构型吸波材料的最新研究进展,通过分析不同结构的性能优势及特点来提供优化思路。方法本文聚焦结构型吸波材料,重点综述多层结构、夹芯结构和超材料等结构型吸波材料的国内外研究现状,并对... 目的旨在讨论多层结构、夹芯结构和超材料等结构型吸波材料的最新研究进展,通过分析不同结构的性能优势及特点来提供优化思路。方法本文聚焦结构型吸波材料,重点综述多层结构、夹芯结构和超材料等结构型吸波材料的国内外研究现状,并对其电磁波吸收机理、设计构筑策略和性能调控机制进行系统和深入的阐述。进一步地,对结构型吸波材料在宽频谱设计、智能化调控和多功能应用进行展望。结论结构型吸波材料具有高的设计自由度,通过组分与微结构的设计与剪裁,能够实现优异的吸波与承载性能,为革新传统吸波材料提供了新的技术方案与材料支撑,在舰船、飞机等装备中具有重要应用价值。 展开更多
关键词 电磁波吸收 结构功能一体化 多层结构 结构 材料
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新型复合材料点阵结构的研究进展 被引量:49
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作者 吴林志 熊健 +3 位作者 马力 王兵 张国旗 杨金水 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期41-67,共27页
复合材料点阵结构是一种具有轻质、高比强、高比刚以及多功能潜力的新型结构材料,近几年受到国外学者的极大关注,是新一代结构材料一体化的理想结构材料.本文概述了点阵复合材料及结构的发展历程,包括复合材料点阵结构的拓扑构型设计、... 复合材料点阵结构是一种具有轻质、高比强、高比刚以及多功能潜力的新型结构材料,近几年受到国外学者的极大关注,是新一代结构材料一体化的理想结构材料.本文概述了点阵复合材料及结构的发展历程,包括复合材料点阵结构的拓扑构型设计、制备工艺研究、力学性能表征、失效模式分析、预报模型评价等方面的工作,并给出了复合材料点阵结构的力学性能、失效模式和理论数值模型汇总表以及修正后的材料强度与密度关系图.同时,本文对复合材料点阵结构可能应用的领域进行预测,并对其未来发展进行了展望. 展开更多
关键词 复合材料点阵结构 制备工艺 力学性能 轻质 结构
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任意边界条件下金属空心球点阵夹芯梁振动特性研究
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作者 王文群 高进城 +4 位作者 张颖 闫巍彬 梁建科 罗翔文 金叶青 《舰船科学技术》 2025年第18期12-17,共6页
针对复杂边界条件下金属空心球复合材料点阵夹芯梁振动机理不清晰的问题,基于点阵芯层均质等效假设,采用改进傅里叶级数法和Rayleigh-Ritz法,建立了任意边界条件下金属空心球复合材料点阵夹芯梁自由振动特性分析的理论模型。引入2种不... 针对复杂边界条件下金属空心球复合材料点阵夹芯梁振动机理不清晰的问题,基于点阵芯层均质等效假设,采用改进傅里叶级数法和Rayleigh-Ritz法,建立了任意边界条件下金属空心球复合材料点阵夹芯梁自由振动特性分析的理论模型。引入2种不同类型的约束弹簧来模拟点阵夹芯梁两端的弹性边界条件;采用APDL自编程方式计算出随机分布金属空心球复合材料的等效参数。通过与数值仿真及现有文献对比,验证了理论模型的正确性。在此基础上,研究了杆径、倾角、填充率等系统参数对结构振动特性的影响规律。研究结果表明:弹性边界会降低结构固有频率,导致结构固有频率以质量控制为主;增加金属空心球的占比,会降低点阵夹芯梁的固有频率。 展开更多
关键词 任意边界条件 金属空心球复合材料 点阵 振动特性
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《海军工程大学学报》2008年总目次
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《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2008年第6期113-116,共4页
关键词 大学学报 无刷直流电动机 袁江 复合材料 卷第 空泡 吴旭 胡涛 数值分析 数学分析 目次 志远 沈光 二阶 数值仿真 数学仿真 广义 海军 军队
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