發(fā)布時間：2021-01-20 19:09

　　近年來,輕質(zhì)多孔材料以其優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能和多功能特性,成為眾多學者和工程技術(shù)人員關(guān)注的熱點。波紋結(jié)構(gòu),作為一種典型的棱柱型點陣多孔材料,其結(jié)構(gòu)形式簡單、易于加工和維護,且具有質(zhì)量輕、強度/剛度高、抗撞擊、有效散熱等優(yōu)點,故在航天航空、裝甲防護、高速列車、艦船、深海潛水器、建筑及包裝等領(lǐng)域得到了廣泛應用,并具有進一步發(fā)展的潛質(zhì)。但是,波紋結(jié)構(gòu)亦存在如下問題:其力學性能的各向異性嚴重,易于發(fā)生屈曲失穩(wěn)破壞,承載性能對初始缺陷比較敏感,且其能量吸收能力明顯弱于泡沫和蜂窩材料。為進一步提高波紋結(jié)構(gòu)的力學性能,本文基于材料混雜設計思想,提出泡沫填充波紋和蜂窩填充波紋兩種波紋強化復合型多孔材料,通過理論、數(shù)值計算和實驗研究了以其作為芯體的夾芯結(jié)構(gòu)的綜合力學性能,充分挖掘了這兩種芯體結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)勢。本文主要工作包括以下幾個方面:第2章基于彈性小變形假設下的細觀力學模型,利用力平衡和能量等效原理,將泡沫-波紋復合多孔材料處理為正交各向異性均質(zhì)材料,推導出相應的宏觀等效熱彈性常數(shù),獲得小變形下的熱彈性本構(gòu)關(guān)系,為后續(xù)深入研究泡沫-波紋復合夾芯結(jié)構(gòu)的基本力學性能、結(jié)構(gòu)行為響應及優(yōu)化設計奠定理論基礎(chǔ)。第3章通... 

【文章來源】：西安交通大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 波紋結(jié)構(gòu)
        1.2.1 波紋結(jié)構(gòu)研究進展
        1.2.2 波紋結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點
    1.3 材料混雜設計思想
    1.4 混雜復合型多孔材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 纖維增強泡沫混雜材料
        1.4.2 泡沫-點陣復合多孔材料
        1.4.3 其他混雜型多孔材料
    1.5 本文研究意義和框架
        1.5.1 研究意義
        1.5.2 本文框架
2 泡沫-波紋復合多孔材料的宏觀等效熱彈性常數(shù)
    2.1 引言
    2.2 均勻化理論
        2.2.1 非均勻介質(zhì)均勻化
        2.2.2 小應變變形分析
    2.3 泡沫-波紋復合芯體的均勻化等效
        2.3.1 面內(nèi)等效熱彈性常數(shù)
        2.3.2 其他熱彈性常數(shù)
        2.3.3 等效熱膨脹系數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
3 泡沫-波紋復合夾芯板的面外壓縮行為研究
    3.1 引言
    3.2 問題描述
    3.3 有限元模擬
        3.3.1 材料本構(gòu)描述
        3.3.2 有限元模型
        3.3.3 有限元計算與實驗結(jié)果比較
    3.4 結(jié)果分析與討論
        3.4.1 壓縮響應分析
        3.4.2 強化機理
        3.4.3 參數(shù)影響
        3.4.4 破壞模式
        3.4.5 壓縮性能比較
    3.5 本章小結(jié)
4 泡沫-波紋復合夾芯結(jié)構(gòu)的橫向剪切和三點彎曲性能研究及最小質(zhì)量優(yōu)化設計
    4.1 引言
    4.2 橫向剪切
        4.2.1 剪切模量分析
        4.2.2 破壞模式分析
        4.2.3 數(shù)值驗證
        4.2.4 結(jié)果分析與討論
    4.3 三點彎曲
        4.3.1 結(jié)構(gòu)剛度
        4.3.2 破壞模式分析
        4.3.3 最小質(zhì)量優(yōu)化和破壞模式圖
        4.3.4 數(shù)值驗證
    4.4 本章小結(jié)
5 泡沫-波紋復合夾芯梁在自重和端部力作用下的失效研究
    5.1 引言
    5.2 夾芯梁受軸向均布力和端部力共同作用下的穩(wěn)定性
        5.2.1 剪切變形梁理論
        5.2.2 數(shù)值求解方法
        5.2.3 夾芯梁的等效剪切效應參數(shù)
        5.2.4 結(jié)果分析和討論
    5.3 泡沫-波紋復合夾芯梁自重下受端部力作用的失效分析
        5.3.1 破壞模式分析
        5.3.2 結(jié)果分析和討論
    5.4 本章小結(jié)
6 熱環(huán)境中泡沫-波紋復合夾芯板的自由振動及屈曲分析
    6.1 引言
    6.2 理論模型
        6.2.1 廣義位移場和變形關(guān)系
        6.2.2 本構(gòu)關(guān)系
        6.2.3 初始熱應力
        6.2.4 控制方程
        6.2.5 數(shù)值求解方法
    6.3 可靠性驗證
        6.3.1 文獻對比
        6.3.2 有限元計算驗證
    6.4 結(jié)果分析與討論
    6.5 本章小結(jié)
7 蜂窩-波紋復合夾芯板的面外壓縮力學性能分析
    7.1 引言
    7.2 制備方法
    7.3 面外壓縮實驗
        7.3.1 實驗試樣及測試
        7.3.2 實驗結(jié)果
    7.4 理論模型
        7.4.1 壓縮彈性模量
        7.4.2 壓縮強度
    7.5 有限元模型
    7.6 結(jié)果討論
        7.6.1 初始破壞
        7.6.2 壓潰過程
        7.6.3 不同幾何參數(shù)和初始幾何缺陷的影響
        7.6.4 壓縮性能比較
    7.7 本章小結(jié)
8 結(jié)論與展望
    8.1 本文主要結(jié)論
    8.2 本文主要創(chuàng)新點
    8.3 下一步研究工作展望
致謝
參考文獻
附錄A：空心波紋板的面外壓縮強度
附錄B：Winkler 彈性基上的直桿屈曲
附錄C：泡沫的等效 Winkler 彈性基模型
附錄D：夾芯板的熱載荷向量
附錄E：夾芯板的各種剛度矩陣
攻讀學位期間取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2989613