《輕質點陣材料的結構-熱耦合效應》是依託北京大學，由蘇先樾擔任負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：輕質點陣材料的結構-熱耦合效應
- 項目負責人：蘇先樾
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
從理論、數值計算、實驗三方面研究輕質點陣材料的熱-結構耦合效應。針對幾種典型的點陣材料，結合其微結構和周期排布的特點，研究在熱環境中或熱載荷作用下點陣結構的熱屈曲、動態回響以及結構中應力波的傳播規律。通過分析點陣材料微結構與臨界熱屈曲溫度之間的關係，對微結構進行最佳化以提高結構的熱承載能力；通過分析點陣材料微結構與整體結構動態回響特性和應力波傳播規律的關係，對微結構進行最佳化設計以實現整體結構的減振、降噪功能。
結題摘要
本課題針對金字塔型和正四面體型兩種典型的點陣夾芯結構，結合其微結構和周期排布的特點，從理論、數值計算、實驗三方面分別研究了其熱-力耦合效應。捉婚陵建立了點陣夾芯結構熱穩定性的等效理論，進行了在壓背府擔墓力和熱載荷下的屈曲實驗，以及熱-力耦合作用下的屈曲實驗研究，並結合有限元方法對理論和實驗結果進行了分析。具體包括如下三方面內容： 1） 將點陣夾芯板等效為二維均勻連續厚板，建立了點陣夾芯結構熱穩定性的等效理論。以四邊簡支邊界條件下的點陣夾芯板為例，得到了臨界屈曲溫度的解析表達式，並與有限頸蜜格元計算結果比較驗證了其正確性；給出了均勻溫度場下，點陣材料微結構與臨界熱屈曲溫度之間的關係；以臨界妹紋束屈曲溫度最大化為設計目標，對點陣夾芯板進行了結構最佳化，經過參數最佳化的點陣夾芯板抗熱屈曲能力明顯提高。 2）以鋁質正四面體型點陣夾芯梁為檢測對象，分別進行了在壓力和熱載荷下的屈曲實驗，以及熱-力耦合作用下的屈曲腳蜜境實驗研究，並結合有限元方法進行了分析。實驗結果表明：壓力導致的屈曲和熱屈曲會導致結構的屈曲形式不同，熱載荷易使結構產生局部屈曲破壞；試件的完好程度對屈曲形式及試件承載能力影響較大，含缺陷試件往往會造成結構產生局部屈曲，並且試件的承載能力明顯下降；兩種屈曲機制下，結構承載能力對缺陷的敏感程度不同，壓力導致的屈曲對缺陷更加敏感，結構承載能力下降更明顯。 3）以正四面體型點陣夾芯鋁板為例，通過有限元方法研辯贈才囑究了壓鴉套力和溫度變化導致的結構屈曲模態的區別，討論了點陣夾芯板熱穩定性等效理論的適用性。結果表明：在點陣夾芯板受均勻溫度變化時，由於熱應變的影響，結構失穩變形的局部性更明顯一些，而施加均布載荷時更傾向於整體失穩，該結論與上述實驗結果一致。 本項目為國家自然科學基金項目“基於動態性能的超輕質點陣材料結構一體化設計”（90916007）的延續項目，關於輕質點陣材料的動態回響以及結構中應力波的傳播規律的研究見主課題。
