蜂窝夹芯减振板结构参数优化设计

论文摘要

复合材料以其优良的材料性能很早以来就广泛应用于航空、航天等领域。蜂窝夹层结构作为一种特殊的复合材料结构,由于具有较高的比强度和比刚度,一经问世就广泛地应用于卫星结构中,随着蜂窝夹层结构在各个领域的广泛应用,其结构的各种性能表现得越来越突出,其性能结构参数也要求得越来越精确。至此,本文以正六边形胞元蜂窝夹层结构为研究对象,系统地分析了蜂窝夹芯结构的国内外研究现状和发展趋势,从蜂窝夹芯的线性等效弹性模量入手,对蜂窝夹芯板的固有频率和临界载荷进行初步的研究,即分析了蜂窝夹芯板的固有频率和临界载荷的变化趋势,为蜂窝夹芯减振板结构参数优化设计提供了重要的依据。本文主要研究内容如下：（1）结合国内外的研究现状和研究成果,综述蜂窝夹芯减振板的结构特点,对蜂窝夹芯板采用高阶剪切理论进行分析；（2）从蜂窝夹芯的力学性能入手,推导了蜂窝夹芯的等效弹性模量,由于三阶剪切理论（TSDPT）的剪切力沿板厚的分布是不连续的,本文用有限元数据对三阶剪切理论的剪切模量进行修正,用修正后的三阶剪切理论对蜂窝夹芯板的弯曲振动进行了分析；（3）根据蜂窝夹芯板结构的优化设计准则,分析了蜂窝夹芯的剪切强度、抗弯刚度、弯曲强度、质量、蜂窝孔个数、一阶固有频率和临界载荷七个优化设计目标函数;（4）确定优化设计的决策变量和约束条件,构造评价函数；（5）运用Visual C++语言实现蜂窝夹芯减振板优化设计的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 蜂窝复合材料及发展
• 1.2.1 蜂窝复合材料
• 1.2.1.1 蜂窝夹层结构的构造和特点
• 1.2.1.2 蜂窝夹芯的性能
• 1.2.2 蜂窝复合材料发展及研究现状
• 1.3 多目标最优化问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 蜂窝夹芯结构自由振动及稳定性计算
• 2.1 蜂窝夹芯的力学性能
• 1方向上加载'>2.1.1 在x₁方向上加载
• 2方向上加载'>2.1.2 在x₂方向上加载
• 1-x₂面上的剪切加载'>2.1.3 在x₁-x₂面上的剪切加载
• 2.2 蜂窝夹层板振动、弯曲分析
• 2.2.1 Reddy三阶剪切理论
• 2.2.2 算例
• 2.2.3 剪切系数的修正
• 2.2.3.1 剪切系数的修正过程
• 2.2.3.2 算例
• 2.2.4 夹层板的临界载荷计算
• 2.2.4.1 算例
• 第3章 蜂窝夹芯减振板的结构设计
• 3.1 蜂窝夹芯结构设计变量的选取
• 3.2 蜂窝夹芯结构设计目标函数的确定
• 3.2.1 抗弯刚度
• 3.2.2 弯曲强度
• 3.2.3 剪切强度
• 3.2.4 质量
• 3.2.4.1 蜂窝芯容重
• 3.2.4.2 蜂窝夹芯板的等效密度
• 3.2.5 蜂窝夹芯结构中的蜂窝孔的个数
• 第4章 多目标优化理论及在蜂窝夹芯结构设计中的应用
• 4.1 多目标优化理论
• 4.1.1 多目标最优化问题的数学模型
• 4.1.2 多目标最优化问题的解法
• 4.1.2.1 分目标最优法
• 4.1.2.2 评价函数法
• 4.1.3 多目标优化问题的解
• 4.2 蜂窝夹芯结构设计约束条件的确定
• 4.2.1 约束条件一
• 4.2.2 约束条件二
• 4.2.3 约束条件三
• 4.2.4 约束条件四
• 4.2.5 约束条件五
• 4.3 蜂窝夹层结构设计评价函数的构造
• 4.4 蜂窝夹芯结构设计寻优方法的选取
• 第5章 蜂窝夹芯结构多目标优化程序设计
• 5.1 程序设计语言介绍及程序流程图
• 5.1.1 蜂窝夹芯减振板的计算程序界面
• 5.1.2 蜂窝夹芯减振板优化程序设计界面
• 5.2 优化程序功能的实现
• 5.2.1 蜂窝夹芯结构优化计算功能
• 5.2.2 算例验证
• 5.2.2.1 在SSSS边界条件下的结构参数优化设计计算
• 5.2.2.2 在SCSC边界条件下的结构参数优化设计计算
• 5.2.2.3 在SFSF边界条件下的结构参数优化设计计算
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录