多相材料格栅加筋板性能的参数化分析.pdf

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1、第10期机械设计与制造2013年10月MachineryDesign&Manufacture191多相材料格栅加筋板性能的参数化分析孙士平，凌龙平(南昌航空大学航空制造_[程学院，江西南昌330063)摘要：采用参数化建模和有限元方法，以三种典型格栅加筋板为对象，分析了给定质量下，蒙皮与加筋分别采用不同材料、不同几何参数对结构刚度性能的影响规律。研究表明：蒙皮厚度变化会影响与之最佳匹配的加筋构型；增大加筋高度能有效提高结构刚度性能，但过大的加筋高度对结构性能的改进有限；采用比刚度大的材料可以显著增强结构

2、性能，加筋高度一定时，蒙皮选用比刚度大密度小的材料有利于提升结构性能，而加筋厚度一定时，加筋选用比刚度大密度小的材料将降低蒙皮材料的选用对结构性能的影响。关键词：格栅加筋板；多相材料；比刚度；参数化建模中图分类号：TH16；U667．59文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)10一O191—03ParametricAnalysisofPerformanceofMulti-MaterialStiffenedPanelSUNShi—ping，LINGLong—ping(SchoolofAer

3、onauticalManufacturingEngineering，NanchangHangkongUniversity，JiangxiNanchang330063，China)Abstract：Theinfluenceofparameter，configurationandmaterialselectiononrigiditype~form．nceofgrid-stiffenedpanelforthreetype’Sgridisanalyzedbyusingtheparametermodelingan

4、dthefiniteelementmethod，underthegivenmoss．Theresultsshowthattherearethedifferentgridconfigurationsmatchedwiththedifferentskinthicknesstooptimizethestructuralperfarmanceandribheightinereasinginacertainrangecaneffectivelyimprovethestructuralperfarmance．Mea

5、nwhile，thestructuralpeformaneeCanbesignificantlyenhancedwhenmaterialwiththelargerspecificstifnessisselected．Whenribheightisnovariation，materialischosen∞skinwiththelargerspeccstifnessandthesmallerdensitywillpromotethestructuralperformance．Whereasusingmate

6、rialwiththelargerspeccstiJfnessandthesmallerdensityasribwillweakenc拈ofskinmaterialonthestructuralpefrormancewhileribthicknessisconstants．KeyWords：Grid-StifenedPanel；MultiMaterial；SpecificStifness；ParameterModeling1引言2格栅加筋板参数化建模格栅加筋板由薄蒙皮和周期性格栅加筋组合而成，具有较高的

7、结构效率和良好的可设计性【_I，被广泛应用在航空、航天、汽车、船舶等领域。这类结构的重量号l生能受格栅构型、加筋形状和蒙皮尺寸直接影响，许多学者就此开展了大量研究来提高结构承载能力，内容包括几何参数优化I21、构型布局设计㈦以及多相材料组合的复合材料加筋板设计优化，获得了较多研究成果，文献[21开展了加筋板几何参数的影响分析与优化，文献提出几何背景田因网格法实现了复杂曲面加筋板的加筋布局设计，文献采用遗传(a)正交(b)米字型(C)x型算法在总体屈曲约束条件下开展复合材料格栅加筋板质量最轻图1格栅加筋板

8、构成示意图布局优化，有力的推进了格栅加筋板的发展。Fig．1AGrid-StiffenedPanelwithDiferentConfiguration在已有研究基础上，综合考虑不同材料组合、构型布局和几表1材料属性Tab．1MaterialProperties何参数对格栅加筋板性能的影响。采用参数化建模和有限元数值方法，分析三种典型构型格栅加筋板在总体质量(体积)一定、承受均布压力载荷时，蒙皮与加筋分别采用不同材料、不同尺寸参数对结构刚度l