硬夹心矩形夹层板的自由振动及整体稳定性分析

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:dzsw2009
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夹层结构相对于传统的结构形式来说,具有比强度、比刚度高,耐疲劳、抗震、隔热、隔声等优点,能够充分发挥复合效应的优越性,并且具有良好的可设计性。广泛应用于航空航天、交通运输、建筑等领域。目前针对夹层结构的研究主要基于软夹心假设,主要的线性理论包括:  1、Reissner型理论;  2、Hoff型理论;  3、Прусаков-杜庆华型理论。  这三种经典夹层板理论均将夹心看作软夹心,忽略其面内刚度和弯曲刚度,即在夹心层中面内应力分量均为零。但夹心层相对于上下表层具有较大厚度,特别是对于夹心层具有较大弹性模量的硬夹心夹层结构来说,上述三种理论提出的软夹心假设将会有较大误差。  本文即针对夹心层具有较大弹性模量的矩形硬夹心夹层板结构,修正Reissner型理论、Hoff型理论的软夹心假设,考虑夹心层的面内刚度和弯曲刚度,即夹心层面内的应力分量均不再为零,对其自由振动及整体稳定性问题进行了理论分析和有限元研究。得到以下成果:  1、建立了硬夹心夹层板的几何方程、物理方程,并利用Hamilton原理建立了硬夹心夹层板自由振动及整体稳定性分析的基本方程。  2、将得到的方程进行简化,得到了指定边界条件下固有频率和临界载荷值的解析解。通过理论计算,发现当夹心层弹性模量大于上下面板弹性模量的十分之一时,硬夹心假设计算到的固有频率及临界载荷值比软夹心假设的计算结果有明显提高,并且随着夹心层弹性模量的增加,差值会越来越大。除此之外,还分别计算了夹心层材料其他力学参数变化对夹层板固有频率及整体失稳临界载荷的影响。  3、在本文提出的修正Reissner型硬夹心夹层板理论基础上,采用四节点四边形等参单元推导了单元的刚度矩阵,建立了夹层板自由振动方程的有限元格式。并采用MATLAB编程,求解了指定边界条件下硬夹心矩形夹层板的固有频率,得到的有限元解收敛于解析解。
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