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蜂窝夹芯材料力学与介电性能研究

专 业: 工程力学
关键词: 蜂窝夹芯材料 航空材料 力学性能 介电性能
分类号: V250.2
形 态: 共 75 页 约 49,125 个字 约 2.35 M内容
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内容摘要


蜂窝夹芯是航空航天行业广泛采用的轻质材料,多用作三明治夹层结构的芯材。

作为现代飞行器结构设计中采用的新型材料,蜂窝夹芯同时具有优良的力学性能和电磁性能。

本文针对不规则蜂窝夹芯的力学性能和介电性能进行了研究,得到了蜂窝胞元几何参数对夹芯力学性能等效弹性参数和电磁性能等效介电常数的影响规律。

本文主要工作如下:1根据欧拉梁模型,通过综合考虑蜂窝胞壁弯曲、伸缩和剪切变形,推导了无限宽蜂窝夹芯等效弹性参数公式;并推导了考虑蜂窝夹芯宽度的面内竖向等效弹性模量公式,与Gibson公式及其修正公式相比,本文公式与文献中铝质蜂窝夹芯压缩实验结果更为接近。

2通过考虑蜂窝夹芯宽度的影响,利用正交试验和有限元法板壳单元建立了4个影响因素与蜂窝夹芯等效弹性参数之间非线性映射关系的人工神经网络模型,采用BP神经网络实现了对有限宽蜂窝夹芯等效弹性参数的预测。

3针对Gibson公式计算无限宽蜂窝夹芯面内弹性模量的不足,采用均匀化方法分析了不规则蜂窝夹芯等效弹性参数与胞元几何参数的关系,在渐进均匀化理论的基础上,把均匀化方法与有限元法相结合求解夹芯等效弹性参数,通过A’NSYS参数化设计语言建立了代表体元的周期边界条件,用ANSYS有限元程序对单胞进行求解,分析了胞元几何参数对蜂窝夹芯等效弹性性能的影响规律。

4同时,还研究了蜂窝胞元的几何参数对夹芯宏观结构的电磁性能的影响。

采用高频电磁有限元方法计算了电介质蜂窝的等效介电常数。

在蜂窝夹芯三个正交方向施加激励得到无限平面层的反射系数和输入阻抗,基于蜂窝介质平面波传输线模型,反射数据经过反演计算得到夹芯的等效介电常数。

5最后,利用iSIGHT优化软件的相邻培养模式遗传算法对蜂窝夹芯等效弹性参数和介电常数多目标优化进行了初步探讨..……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1课题研究背景及意义
1.2蜂窝夹层结构的研究现状
1.2.1蜂窝夹芯材料力学性能的研究现状
1.2.2蜂窝夹芯材料介电性能的研究现状
1.3本文的研究内容
第2章 蜂窝夹芯等效弹性性质的理论分析
2.1概述
2.2蜂窝材料的等效弹性性质分析
2.2.1异面性能分析
2.2.2共面性能分析
2.3夹芯宏观宽度对等效弹性模量的影响
2.3.1有限宽蜂窝夹芯力学模型及竖向等效弹性模量公式
2.3.2本文计算公式与Gibson公式的比较
2.4本章小结
第3章 基于神经网络的蜂窝夹芯弹性参数预测
3.1概述
3.2有限元数值模拟的实现
3.2.1面内等效弹性参数的数值计算方法
3.2.2板壳单元与建模方法介绍
3.1蜂窝夹芯等效参数BP神经网络模型的建立
3.3.1 BP神经网络原理概述
3.3.2影响蜂窝夹芯等效弹性参数的因素
3.3.3基于正交试验法的训练样本数据的确定与处理
3.3.4神经元网络的隐层设计与拓扑结构
3.3.5网络泛化能力的改进
3.4 BP神经网络预测的结果与分析
3.5本章小结
第4章 蜂窝夹芯复合材料的均匀化理论及其应用
4.1概述
4.2代表体元及均匀化过程
4.1边界条件的确定
4.2等效弹性参数的计算实施方案
4.4.1均匀化方法实施方案
4.4.2实施方案在ANSYS上的实现
4.5数值计算结果讨论
4.5.1高长比ah/l对等效弹性参数的影响
4.5.2厚长比βt/l对等效弹性参数的影响
4.5.3胞壁夹角θ对等效弹性参数的影响
4.6本章小结
第5章 蜂窝夹芯材料介电性能研究
5.1概述
5.2介电常数的含义
5.1高频电磁场有限元法简介
5.4不规则蜂窝夹芯等效介电常数的反演计算
5.4.1均匀平面电磁波基本公式
5.4.2多层理想介质分界面的正入射
5.4.3蜂窝夹芯等效介电常数的反演推导
5.5有限元法边界条件处理
5.6计算结果分析
5.7内凹式蜂窝芯材的应用
5.8本章小结
第6章 夹芯力学与介电性能参数多目标优化初探
6.1概述
6.2多目标优化遗传算法简介
6.3优化模型的建立及其在iSIGHT上的实现
6.3.1优化模型的建立
6.3.2多目标优化过程在iSIGHT上的实现
6.3.3算例优化结果
6.4本章小结
结论
参考文献

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中图分类: > V250.2 > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料 > 一般性问题

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