面内压缩超轻质点阵夹芯板的优化、试验与仿真

作者：冀宾^*; 韩涵; 宋林郁; 顾铖璋; 徐鹏里

来源：复合材料学报, 2019, 36(04): 1045-1051.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20180530.002

• 点阵夹芯板
• 面内压缩
• 失效
• 最小质量优化
• 激光选区熔融
• 有限元方法

为揭示点阵材料在航空航天工程中的应用潜力,对承受面内压缩载荷点阵夹芯板的力学行为进行了研究。基于夹芯板整体欧拉失稳、剪切失稳、格间局部失稳、跨格局部失稳和应力破坏多种理论失效模式,引入面板厚度、厚度方向的点阵层数、点阵杆件长度、截面尺寸、倾斜度、胞元长细比等优化变量,推导了点阵夹芯板的最小质量优化设计方法。同时利用激光选取熔融(SLM)增材制造工艺生产了点阵夹芯板试验件。随后,采用有限元方法对试验结果进行了仿真分析,两者误差在10%以内,证实了数值方法的准确性。最终对初始设计和优化设计方案进行了数值分析,发现优化方案在保持相同承载力的条件下,实现结构减重16.6%,验证了优化设计方法的有效性。同时,试验与仿真的一致性有力地证明了增材制造工艺在点阵夹芯结构制造方面的可行性。

• 单位
  上海宇航系统工程研究所