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题名PET泡沫芯材表面多级网络开槽结构设计及优化
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作者
李金林
曹敏华
陈小伟
林高建
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机构
北京理工大学
安徽东远新材料有限公司
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出处
《工程塑料应用》
北大核心
2025年第6期87-95,共9页
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基金
国家重点研发计划项目(2023YFB4202902)。
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文摘
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)泡沫芯材广泛应用于制造三明治夹芯结构。针对风力发电机叶片领域PET泡沫芯材力学性能不足,导致其无法替代进口轻木芯材的现象,提出基于两种次级槽(十字交叉槽和对角线斜交叉槽)的主次槽多级网络开槽结构的优化设计方法。使用Abaqus软件建立包含主槽形态特征的PET泡沫芯材三维有限元模型,通过剪切加载模拟分析,结合实验数据验证了仿真模型的可靠性(相对误差为0.47%)。在确保总注胶量恒定的约束条件下,以芯材的剪切模量为优化目标,采用多岛遗传算法对十字交叉槽与对角线斜交叉槽结构的几何参数进行优化,重点考察槽宽(0.9~2 mm)和槽深(12.357~23.5 mm)对芯材力学性能的影响规律。结果表明,采用十字交叉槽,槽宽为1 mm、主次槽深度均为23.5 mm的结构剪切性能最优,其剪切模量达到了137.14 MPa,相比原始设计提升了9.2%。进一步对优化后的结构进行压缩和拉伸测试,模拟结果显示比压缩模量提升了10.2%,比拉伸弹性模量提升了10.3%。上述结果表明,通过多级网络开槽结构优化设计的PET泡沫芯材承载能力得到显著提升,为该类芯材在航空航天、能源和军事领域的更广泛应用提供了支持。
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关键词
聚对苯二甲酸乙二酯泡沫芯材
表面开槽
优化设计
多岛遗传算法
剪切模量
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Keywords
polyethylene terephthalate foam core material
surface grooving
optimization design
multi-island genetic algorithm
shear modulus
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分类号
TB33
[一般工业技术—材料科学与工程]
V214.8
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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