蜂窝夹芯结构面内等效弹性参数的分析研究

针对Bernoulli Euler梁法计算蜂窝夹芯等效弹性参数的不足,利用3D有限元数值模拟技术,通过对不同材料、不同尺寸的正六边形蜂窝夹芯弹性参数进行数值模拟,给出了芳纶纸面内等效刚度和Poisson比随蜂窝夹芯几何参数变化关系,提出了等效弹性参数的计算公式和一种循环优化设计蜂窝夹芯板厚度的新思想,得到了一些Bernoulli Euler梁法无法得到的重要结论:正六边形蜂窝夹芯结构y方向的弹性模量大于x方向的1.5倍;等效Poisson比仅与蜂窝夹芯几何参数有关,而与材料常数无关等。最后通过与文献[11]铝质蜂窝夹芯的压缩实验结果比较,证实了本文所使用方法的有效性和部分公式的正确性。     

金属蜂窝胶接结构耦合传热分析

利用结构有限元分析软件PATRAN／NASTRAN的热分析功能,对金属蜂窝胶接结构进行传热研究。考虑蜂窝结构热传导和热辐射的耦合作用。建立了两种热分析模型,模拟蜂窝结构内部传热机理;通过两种模型计算结果的对比分析,总结出蜂窝结构传热模型建模规则,并计算了金属蜂窝结构的等效热传导系数。     

侧壁开孔蜂窝夹芯结构的传热性能分析

针对侧壁开孔蜂窝夹芯结构，建立了蜂窝单元高温辐射-导热耦合传热模型，采用有限元方法分析了内部传热机制，获得了其高温等效导热系数。讨论了开孔形状、开孔参数、孔排布形式等结构参数对等效导热系数的影响，拟合得到了等效导热系数的计算关联式。研究表明：开孔形状对蜂窝单元等效导热系数几乎无影响；等效导热系数随孔隙率增大而减小，受开孔数影响较小。并联开孔相对于串联开孔时等效导热系数更低，孔隙率14%、孔数为4时等效导热系数比串联时小8.4%，相较于未开孔时降低16.1%。     

基于等效理论的蜂窝夹层板强度等效分析

通过采用三明治夹芯板等效方法计算,得到了等效物理参数,建立了三明治夹芯蜂窝板的有限元模型,完成了蜂窝夹层板模型的静力分析和随机振动分析,并对试验样机进行了静力与随机振动分析和试验验证。结果表明:基于三明治夹芯板等效理论建立的有限元模型能够准确反映蜂窝夹层板的静强度特性和结构动特性,静力应变值结果误差小于4%,振动固有频率结果误差小于5%,偏差较小,表明所建模型合理、准确。     

基于蜂窝芯细观构造的复合材料蜂窝夹层结构仿真分析方法

<正>如今航空航天结构的设计越来越注重减重的要求,复合材料因为力学特性优异开始在越来越多的场合使用。在广泛的复合材料范畴中,蜂窝夹层结构是一种典型的组合型结构,是由上下两块面板以及中间的蜂窝芯粘接而成。由于蜂窝夹层结构能够以相对较低的质量代价获得较高的刚度和强度,因而被广泛应用于航空乃至于高速列车、船艇等制造领域。目前有众多学者对蜂窝夹层结构有限元仿真分析方法进行研究,总结起来主要有两类等效方法:一种最常见的等效方法是忽略掉蜂窝芯的空心结     

零泊松比十字形混合蜂窝设计分析及其在柔性蒙皮中的应用

柔性机翼变弯度/展/弦长方案需要蒙皮在面内具有一维大变形能力,并且在垂直平面方向能够提供足够的抗压和抗弯刚度。设计了一种零泊松比十字形混合蜂窝,支撑弹性胶膜构成柔性蒙皮结构。研究了十字形混合蜂窝的面内变形机理、蜂窝力学特性与单元形状参数的关系,针对蜂窝的面内单向变形能力进行了参数优化;将蜂窝结构等效为正交各向异性材料,研究了十字形混合蜂窝的面外抗弯能力及其影响因素;根据后缘变弯度机翼柔性蒙皮设计要求,研究了十字形混合蜂窝结构参数的适用性。结果表明这种蜂窝能够满足柔性蒙皮的使用要求,且质量轻、易驱动。     

十字形柔性蜂窝的面内切变模量分析方法

介绍了一种具有十字形拓扑形状的柔性蜂窝,并对该蜂窝结构的剪切力学性能分析方法进行研究。先将其等效为正交各向异性材料,采用代表体元法推导出十字形蜂窝的面内切变弹性模量的计算公式,同时还研究了切变模量与蜂窝形状参数的关系,并通过仿真分析和力学性能试验进行验证。结果表明,基于代表体元法对十字形柔性蜂窝的面内切变模量进行分析是合理有效的,推导出的理论公式可以指导蜂窝参数设计。     

蜂窝结构吸波材料的斜入射电磁吸波特性研究

为分析蜂窝结构吸波材料在电磁波斜入射条件下的反射特性,首先基于长波长近似条件下的强扰动理论,得到蜂窝结构吸波材料的等效电磁参数;再利用各向异性分层介质条件下的横向场传播的本征波解,推导出蜂窝结构吸波材料对斜入射电磁波的反射系数公式;进而得到蜂窝结构吸波材料的反射率随入射角的变化关系。反射率的计算结果表明：在特定入射角情况下,对于不同的蜂窝高度,吸收剂存在最优厚度,可使其反射率最小。研究结果对蜂窝结构吸波材料的优化设计具有一定意义。     

蜂窝芯体材料面外等效弹性模量预测与分析

基于最小势能原理和最小余能原理,选择比Kelsey模型所用表征单元更简化的单元为研究对象,推导出与之完全相同的蜂窝芯体面外等效弹性模量的解析表达式。采用有限元法预测一组典型商用正六边形蜂窝芯体的面外等效弹性模量,并将解析解模型预测值、有限元模型预测值与厂家公布的材料试验数据进行对比。提出一组基于解析解模型的修正公式用于预测与分析典型正六边形蜂窝芯体的面外等效弹性模量。     

蜂窝体胞尺寸对夹芯板性能的影响研究

研究了周期性夹芯蜂窝体胞尺寸对夹芯板刚度性能、一阶频率的影响规律.以夹芯均匀化等效的夹芯板模型为基准,定义无量纲尺寸影响因子,描述不同蜂窝尺寸夹芯板性能相对均匀化等效模型基准值的变化趋势,量化蜂窝尺寸的影响程度.采用有限元数值方法,开展了不同尺寸、不同构型以及不同边界条件下蜂窝夹芯板性能的比较分析.计算结果表明:夹芯板...     

结构型吸波材料电磁特性的预测

 根据强扰动理论,本文推出了一致取向均匀颗粒媒质等效本均矩阵的计算公式。研究了单一结构和复合结构吸波材料电磁特性的计算方法。文中给出了几种典型材料等效介电常教的计算结果。     

Electromagnetic characteristics of carbon nanotube film materials

Carbon nanotube(CNT) possesses remarkable electrical conductivity, which shows great potential for the application as electromagnetic shielding material.This paper aims to characterize the electromagnetic parameters of a high CNT loading film by using waveguide method.The effects of layer number of CNT laminate, CNT alignment and resin impregnation on the electromagnetic characteristics were analyzed.It is shown that CNT film exhibits anisotropic electromagnetic characteristic.Pristine CNT film shows higher real part of complex permittivity, conductivity and shielding effectiveness when the polarized direction of incident wave is perpendicular to the winding direction of CNT film.For the CNT film laminates, complex permittivity increases with increasing layer number, and correspondingly, shielding effectiveness decreases.The five-layer CNT film shows extraordinary shielding performance with shielding effectiveness ranging from 67 d B to78 d B in X-band.Stretching process induces the alignment of CNTs.When aligned direction of CNTs is parallel to the electric field, CNT film shows negative permittivity and higher conductivity.Moreover, resin impregnation into CNT film leads to the decrease of conductivity and shielding effectiveness.This research will contribute to the structural design for the application of CNT film as electromagnetic shielding materials.     

柱状金属微粒-电介质复合材料的等效介电常数

基于介质圆柱电磁散射理论和等效介质理论，导出了金属柱微粒-电介质复合材料的等效相对介电常数的表达式。数值结果表明：入射波频率低于某一频率或金属柱掺料的体积分数增大到一定数值时，复合材料的等效相对介电常数实部会变为负数。     

用自由空间法测量材料复介电常数的研究

分析电磁波在自由空间通过平板电介质材料的传播特性,得到了散射参数与复介电常数之间的关系式和求解复介电常数的三种表达式,并对三种表达式分别进行误差分析.解决自由空间法测量电介质材料复介电常数的不稳定性问题和相位模糊性问题.建立测试系统,并在X波段对平板电介质材料进行测量.实验结果表明,本测试方法和测试系统是正确的.     

双层梯度蜂窝吸波结构优化设计

设计了一种带蒙皮和金属底板的双层梯度蜂窝吸波结构，并利用Hashin-Shtrikman（HS）模型获得其等效电磁参数。在此基础上，以反射率低于-10dB带宽最大为优化目标，利用保收敛粒子群优化算法（Guarantee Convergence Particle Swarm Optimization，GCPSO）对四种不同排序方案的双层梯度蜂窝吸波结构进行优化设计。结果表明，入射电磁波的角度和极化方式以及吸波材料的选择、排序和厚度对双层梯度蜂窝结构的吸波性能有很大的影响；不同入射角度下TM极化时的吸波特性明显优于TE极化，在入射角为60^°时最为明显；对比四种方案优化结果显示，case 1方案由于选用损耗角较小的吸波材料充当透波层，分布于蒙皮下面，而选用损耗角较大的吸波材料作吸收层，并置于吸波结构底层，因而具有最大的优化目标函数，吸波效果最佳，且蜂窝高度仅为具有相同吸波效果的case 3方案的49.44%。因此，选择case 1方案作为本文最终优化结果。     

“动中通”天线罩介电性能分析与比较

本文就移动卫星通信系统(简称动中通)中几种天线罩的结构形式、夹芯材料介电性能分别进行了分析与比较.分析和对比是采用理论分析、实物对比以及现场测试相结合的方式进行,测试的方法是利用同一套移动卫星天线系统,在同一环境条件下进行测试.结果表明:球形顶结构的芳纶纸蜂窝夹芯材料天线罩介电性能最为优良.     

采用微扰法测试碳泡沫的电磁参数

利用网络分析仪连接矩形谐振腔组成材料电磁参数微扰法测试系统。由谐振腔微扰理论出发,得到以托管装载小样品测试时复介电常数和复磁导率的计算公式。对碳泡沫进行电磁参数测试。结果表明,随着碳泡沫电导率的增加,其介电常数缓慢增加,电损耗先增加后减小,而磁损耗不断增加。碳泡沫具有介电常数小、电损耗大、随电导率增加而增加的非本征磁损耗,这种独特的电磁损耗特征使得碳泡沫有用作宽频带高温结构吸波材料的可能性。     

磁性涂层碳纤维各向异性铺层板的反射率计算

对磁性涂层碳纤维各向异性铺层板反射率的计算是研究其结构吸波材料性能的基础.本文基于磁性涂层碳纤维单向板的电磁特性分析,研究了电磁波在磁性涂层碳纤维复合材料板中的传输特性.首先推导了单层各向异性复合材料板中的传播常数和波阻抗,在此基础上用传输矩阵法进一步推导了适用于带有磁性涂层碳纤维复合材料铺层板的反射特性.利用此计算方法求解了各向异性复合材料铺层板在不同极化入射电场、材料板不同铺层层数、方向、厚度下的反射特性.最终根据以上算法,开发出各向异性复合材料铺层板结构吸波材料反射率的优化设计软件.     

复合材料蜂窝夹芯构件胶接质量的超声检测

用超声透射法对复合材料蜂窝夹芯构件进行了检测试验,分析了在检测过程中板波传播的基本特点,并对检测部位进行了解剖验证。试验发现当粘合胶分布不均匀或产生脱胶现象时,会使透射的超声信号幅值降低,据此规律可对复合材料蜂窝构件的胶接质量进行无损检测。