承載夾層復(fù)合材料的輕量化設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、產(chǎn)品輕量化技術(shù)是輕量化結(jié)構(gòu)、輕量化材料和輕量化制造等的單一技術(shù)或集成技術(shù)的統(tǒng)稱，是工業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢和企業(yè)追求的目標(biāo)。承載夾層復(fù)合材料是由高強(qiáng)度的面板與輕質(zhì)芯材組成的一種典型的輕量化結(jié)構(gòu)材料，因其具有質(zhì)量輕、比剛度與比強(qiáng)度大、抗失穩(wěn)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛工程應(yīng)用。論文以承載夾層復(fù)合材料為研究對象，系統(tǒng)研究其輕量化設(shè)計(jì)方法，并以承載箱式件為實(shí)例，研究工程應(yīng)用技術(shù)，以期在重量、性能和成本等多目標(biāo)中達(dá)到最佳結(jié)合點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)輕量化。論文的主要研

2、究工作如下：
　　 (1)在分析承載夾層復(fù)合材料力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，運(yùn)用復(fù)合材料和材料力學(xué)理論，推導(dǎo)承載夾層復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和重量的計(jì)算公式；結(jié)合工程實(shí)例，提出相應(yīng)的計(jì)算方法。
　　 (2)分析承載夾層復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，建立蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)等效模型，導(dǎo)出蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的等效彈性常數(shù)的計(jì)算公式；結(jié)合工程實(shí)例，提出蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)力學(xué)性能仿真分析方法。
　　 (3)從結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的角度，分析承載

3、夾層復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)要求；針對單約束條件下的承載夾層復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，提出單約束承載夾層復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)方法。
　　 (4)分析承載夾層復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的多約束條件，運(yùn)用多約束優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，構(gòu)建承載夾層復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的多約束優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，提出多約束承載夾層復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)方法，并通過工程實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。
　　 (5)從材料輕量化設(shè)計(jì)的角度，對承載夾層復(fù)合材料進(jìn)行輕量化

4、設(shè)計(jì)，建立承載夾層復(fù)合材料的輕量化設(shè)計(jì)過程模型；運(yùn)用等效板理論，構(gòu)建承載夾層復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)等效模型，推導(dǎo)等效模型的彈性常數(shù)的計(jì)算公式；結(jié)合具體實(shí)例，提出承載夾層復(fù)合材料的輕量化設(shè)計(jì)方法。
　　 最后，以某型地埋升降式壓縮垃圾站箱體為應(yīng)用對象，對箱體載荷進(jìn)行分析，建立箱體的壓縮垃圾分布載荷模型；采用承載夾層復(fù)合材料替代箱體原有的材料，運(yùn)用承載夾層復(fù)合材料的輕量化設(shè)計(jì)方法，對箱體進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)；在此基礎(chǔ)上，對輕量化的箱體進(jìn)行