新型复合材料夹芯结构的弯曲性能研究开题报告

全文总字数：4094字

1. 研究目的与意义（文献综述）

复合材料夹芯结构是由复合材料制作的上下面板，轻质材料制作的芯体以及面板和芯体之间的界面层组成。这种夹芯结构可以充分发挥各组成成分之间的力学性能，来得到整体高效的力学性能。复合材料夹芯结构的承载形式为：由复合材料制成的上下面板主要承担由弯矩产生的拉压应力，由轻质材料制成的芯体主要承担由剪力产生的剪应力。这种特殊的承载形式决定了复合材料夹芯结构的结构特点：具有优良的比刚度、比强度，即在相同刚度和强度下，结构的重量能够降到更低。另外，复合材料夹芯结构还具有隔热、隔震、耐疲劳、抗冲击、耐高温等优点。因此，复合材料夹芯结构在航空航天、船舶、高速列车、建筑、桥梁、隧道、地下管道等对结构的强度、刚度、安全、经济型等方面有重要要求的一些重大工程领域得到广泛利用。

目前，国内外对夹芯结构也进行了广泛深入的研究。张成利等人研制了一种真空成型工艺制作的基于轻木—泡沫混合芯材的复合材料夹芯板。并通过四点弯曲试验对该复合材料夹芯板的弯曲性能进行了研究，得到了该复合材料板的弯曲破坏形态以及芯材组分对复合材料夹芯板弯曲力学性能的影响。方路平等人制备了帽型、泡型、工字型三种复合材料夹芯结构，研究了三种夹芯结构在弯曲载荷下的弯曲响应，并通过有限元分析的方法研究了夹芯结构在弯曲载荷作用下的von-mises 应力分布，利用 tsai-hill 屈服准则判定有限元模型的屈服情况，观察发生屈服的区域。李泽成等人采用有限元方法数值模拟了内外等压载荷作用下复合材料夹芯圆柱壳的稳定性及面板和芯体之间的分层扩展行为。王灿系统的研究了泡沫夹芯复合材料界面破坏的模式以及如何对界面进行增韧，提高承载能力。liu等人通过热压成型技术制作了由碳纤维增强的聚合物复合材料制成的y形框架夹芯板。利用三点弯曲测试来研究y框架夹芯板的力学性能。zhu等人通过四点弯曲研究了具有不同腹板厚度、腹板间距，高度和面板厚度的复合材料夹芯板的弯曲响应，以验证腹板结构对提高面板刚度和容量的有效性。通过阅读大量文献可知，目前国内外对复合材料夹芯结构的研究主要集中在不同复合材料夹芯板的弯曲性能研究，对管环试样的复合材料夹芯结构研究较少。

本题目所研究的新型复合材料夹芯结构是由玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）制作的上下面板和由聚氨酯泡沫或酚醛泡沫等一些气质材料填充制作的芯材所制成的一种管环状的结构，且中间还分布有加强筋。通过平行板外载荷实验方法研究其弯曲性能。本选题通过理论分析和有限元数值模拟来研究该管环试样的复合材料夹芯结构在受到平行板外载荷的作用下导致其界面分层破坏的原因。

2. 研究的基本内容与方案

2.1.研究（设计）的基本内容

本选题所研究的新型复合材料夹芯结构是由玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）制成的上下面板和由聚氨酯泡沫或酚醛泡沫等一些气质材料填充在中间的管环试样，且中间还分布有加强筋。研究的基本内容如下：

①通过理论分析建立该管环试样受到平行板外荷载时的力学模型，运用所学知识，推导理论计算公式。计算分析得到界面分层失效原因。

3. 研究计划与安排

第1~3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确立基本的研究思路，完成开题报告；

第4~10周：进行相关理论分析及建立复合材料夹芯结构的有限元分析模型；

第11~12周：进行有限元分析和设计；

4. 参考文献（12篇以上）

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