蜂窝夹层结构非线性振动研究-工程力学专业论文.docxVIP

Abstract Honeycomb sandwich structures have been widely used in the fields of astronautics and aerospace. Frequency shifts often take place in the vibration tests of satellites, tests show that the frequency drift comes from the nonlinearity of the honeycomb sandwich structures. In this paper it is discussed that the influence of in-plane force on honeycomb wallboard and discussed the nonlinear vibration of honeycomb sandwich shells. The main contents are as follows: In overview of the latest worldwide research results, three equivalent models of honeycomb sandwich structures are given out. Advantage and disadvantage of three models are discussed. Discussed the influence of in-plane force on honeycomb wallboard, and the Gibson’s formula is corrected. Discussed the nonlinear vibration caused by the nonlinear parameter of the cellular. KEY WORDS: honeycomb sandwich structures, nonlinear, equivalent parameter 目 录 第一章 绪论 1 1.1 前言1 1.2 蜂窝夹层结构的特点1 1.3 蜂窝夹层结构的研究历史及计算方法3 1.4 目前流行的几种计算模型5 1.5 本文的主要工作 7 第二章 蜂窝夹层板的常用力学分析方法 8 2.1 前言8 2.2 蜂窝夹层板的等效计算8 2.3 小结 18 第三章 蜂窝夹层结构的非线性参数 20 3.1 前言20 3.2 蜂窝夹层结构频率漂移现象的非线性参数识别21 3.3 蜂窝芯层非线性等效弹性参数23 3.4 小结 32 第四章 蜂窝夹层结构非线性动力学分析 33 4.1 前言33 4.2 考虑蜂窝芯层非线性弹性模量的运动方程33 4.3 非线性动力学分析38 4.4 小结 42 第五章 总结与展望 43 参考文献 44 致 谢 46 攻读学位期间发表的学术论文目录 47 - - 第一章 绪论 1.1 前言 蜂窝结构起源于仿生学，并最早用于航空航天领域。早在 1938 年，NORMAN DE BRUYNE 博士在英国的剑桥申请了一项专利，用铝箔制成的六角形铝蜂窝 芯。这项专利在二战期间，被英国用于制造飞机的结构中，飞机的重量得以减轻， 而运载能力有所提高。到了五、六十年代，高性能的蜂窝制品己进入成熟期，并 被普遍地应用于飞机、航空及宇航工业。铝合金蜂窝复合材料被大量用于制造各 种飞机部件，提高了飞机的性能，为航空航天技术的发展做出了巨大的贡献。 随着材料科学的不断发展，人们研制出了更多的新型蜂窝夹层结构复合材 料。蜂窝夹层结构复合材料技术，是一多学科的交叉学科，贯穿从原材料的制备， 结构设计到成型工艺等许多方面。蜂窝夹层结构复合材料技术的迅速发展，使蜂 窝夹芯板有着令人看好的使用前景，目前夹层结构技术已渗透到航空航天外的许 多其他工业部门，如造船、汽车、医疗仪器、建筑桥梁、石化管道、自行车及运 动娱乐器材等领域。 1.2 蜂窝夹层结构的特点 蜂窝夹层结构是由两块高强度的上、下蒙皮(根据使用环境不同，有时也称 为面板)和中间夹着一层厚而轻的夹芯层所组成。通常用粘接剂将上、下蒙皮与 芯子胶接成为整体刚性结构，或者直接注塑或模压获得夹芯结构。蒙皮通常采用 复合材料层压板、金属板、胶合板和硬塑料板等，蜂窝芯子由各种纤维如玻璃纤 维、碳纤维、芳族聚酞胺纤维(如 Kevlar)、纸、棉布等浸渍上树脂，通过胶接拉 伸法或波纹压形胶接法制得。其结构示意见图 1-1: 图 1-1 蜂窝夹层结构组成 蜂窝夹层结构的重量轻，强度高，刚度大，多用作结构尺寸大、强度要求高 的结构件，如玻璃钢桥的承重板