三维层级褶皱结构力学性能分析

摘要

近年来以胞状结构为核的夹芯板来制造能够抵抗动力载荷的大尺度、超轻结构已经激起了大家新的兴趣.棱柱型夹心核的拓扑形式(如瓦楞或折叠板核)作为能提供更高平面内拉伸强度的理想形式在夹心梁中得到应用.然而,低相对密度的二维棱柱核由于肋板的弹性屈曲和低的强度重量比而会导致其失效.由自相似结构单元组成的层级结构在强度重量比上有显著改进,可以提供更高的强度或者刚度,在基于性能的建筑分灾设计和大的夹心结构中将有广阔的应用前景.rn 本文在基于梁模型的二维自适应二级层级褶皱结构(图1)破坏模式分析基础上,引入板壳理论和Reissner理论对三维层级褶皱结构进行了失效模式分析,导出了各种破坏模式基本解,在此基础上对二级层级褶皱结构破坏模式进行了归纳分类.采用有限元方法对层级结构各参数与力学性能的关系进行了分析,并与数值解进行了对比验证,得到了比较满意的结果.

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