格栅结构受力分析探究与载荷重构探究.pdfVIP

30 格栅结构受力分析与载荷重构研究 2010年7月 格栅结构受力分析与载荷重构研究 武玉芬，张博明 (哈尔滨丁业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨 150080) 摘要：本文基于有限元软件 自动生成系统 (FEPG)，编制了先进复合材料格栅结构(AGS)在低速冲击作用下的有限元分析 程序，实现了AGS在低速冲击载荷作用下的响应分析 ，通过实验验证了FEPG生成程序的正确性。将有限元与遗传算法相结 合进行 了载荷重构的初步研究，采用遗传算法对载荷进行了时程重构，为复杂结构的载荷重构提供了依据。 关键词：格栅结构；遗传算法；载荷重构；FEPG 中图分类号：V414．1 文献标识码：A 文章编号：1003—0999 (2010)04—0030—04 轻质化是航空航天复合材料和结构的基本要 变彤 的基本方程为 ： 求，材料的功能化和智能化是未来航天复合材料和 平衡方程 ： 结构发展的趋势，在材料科学与工艺高度发展的今 天，仅仅从材料改进达到上述要求已难以满足需要 ， + + 警+ U (1) 因此寻求一种高效、智能且低成本于一体的结构形 式是广大科研人员所追求的 目标，而先进复合材料 孥ax+孥av+z+：p+叩t 、(2)。 格栅结构正是满足了上述要求而广受关注。但在制 a +a + + ：p +叩 (3) 作过程中，在肋条互锁处会出现纤维堆积和纤维弯 v a 、 曲，使得冈l度和强度降低 ，形成了格栅结构 “美 中不 其中，rO 、19 、 13、or表示体 内任一点 足”的薄弱环节 ¨J，使得这种结构的应用受到了一 的应力状态的6个应力分量，ro… rO 为正应力， 定的限制。另外，格栅结构具有开放性的结构形式， 而or rO 为剪应力； 为单位体积的体积 便于布设传感器对其做实时检测，根据 已知的响应 力分别在 、y、方 向的分量 ；P为密度常数；叼为密 信息，进行载荷重构，对格栅结构的制造工艺具有一 度常数乘以阻尼系数Ot。 定的指导意义。 在微小变形假设下，满足以下几何约束关系，即 载荷重构的分析过程指的是通过获得结构的响 几何方程 ： 应信息反推结构所受的载荷 ，它包括载荷时程和载 aM az ～ ~ O Ox + 荷位置的重构，反 问题的不适定性给问题的求解带 xx 来 了困难 。Chang 等利用一个试验获取的格林函 a a2 a 数重构了冲击载荷的时程 曲线；Liu_3等在Chang的 +