论文部分内容阅读
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ANSYS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。