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飞机结构中通常使用在机身、机翼和尾翼等主承力结构中。轮船和潜艇结构中也经常使用。
在结构设计中,在垂直于面板方向使用加筋条,以提高面板和整体结构的承载能力,加筋条和面板为整体结构,或者采用胶结或焊接的方式连接在一起。加筋条的形状有“T”形,“I”形,“J”形等。
按材料分类,加筋板可分为金属加筋板,复合材料加筋板。
复合材料加筋板结构屈曲分析
应用ABAQUS软件建立复合材料加筋板结构有限元模型,在轴向压缩载荷下,进行线性特征值屈曲分析。针对筋条参数、壁板参数及边界条件等影响因素,计算模型的临界屈曲载荷,对加筋板结构进行屈曲承载能力分析。结果表明:加筋条高度和条数、壁板铺层顺序和厚度及结构边界条件对屈曲载荷影响显著。
复合材料格栅加筋板布局优化设计
采用遗传算法在总体屈曲约束条件下对复合材料格栅加筋板进行布局优化设计。采用一种参数化的平铺等效刚度计算方法,用于分析格栅加筋板的总体屈曲。最后通过有限元分析对优化结果的有效性进行验证。设计变量为轴向和横向的筋条间距、筋条高度和厚度,筋条的布局。该方法适用于在给定板的全部可选尺寸参数,面内设计载荷,边界条件,材料属性条件下,对复合材料格栅加筋板进行质量最轻的布局优化。
加筋板结构刚度大、重量轻,是列车、飞机、潜艇等装备中最常见的结构形式之一。加筋板结构的振动/噪声是降低装备性能的重要因素,因此研究加筋板结构的减振降噪理论和技术具有重要意义。本项目提出将声物理前沿的局域共振型声子晶体思想引入到加筋板结构的减振降噪设计,通过在加筋板结构上附加周期阵列的局域共振单元,构建了局域共振型加筋板结构。这种新型结构经特殊设计可以表现出显著的弹性波带隙(禁带)特性,利用其带隙可以有效地抑制加筋板中的弯曲波传播,进而实现对加筋板结构的减振降噪。本项目围绕局域共振型加筋板结构的带隙及声振特性计算方法、带隙调控规律与带隙形成机理、减振降噪特性及机理等方面开展系统深入研究。项目的研究结论将有助于加深对局域共振型加筋板结构的带隙行为和减振降噪特性的认识,为其工程应用提供重要的理论指导和技术支持。
加筋板结构刚度大、重量轻,是列车、飞机、潜艇等装备中最常见的结构形式之一。加筋板结构的振动/噪声是降低装备性能的重要因素,因此研究加筋板结构的减振降噪理论和技术具有重要意义。本项目提出将声物理前沿的局域共振型声子晶体思想引入到加筋板结构的减振降噪设计,通过在加筋板结构上附加周期阵列的局域共振单元,构建了局域共振型加筋板结构。这种新型结构经特殊设计可以表现出显著的弹性波带隙(禁带)特性,利用其带隙可以有效地抑制加筋板中的弯曲波传播,进而实现对加筋板结构的减振降噪。 本项目围绕局域共振型加筋板结构的带隙及声振特性计算方法、带隙调控规律与带隙形成机理、减振降噪特性及机理等方面开展系统深入研究,取得的重要成果及其科学意义包括:(a) 系统建立了局域共振型加筋板的带隙特性、振动和声辐射特性计算方法,为其减振降噪研究奠定了方法基础。(b) 深入研究了局域共振型加筋板结构的弯曲波带隙特性和减振特性,分析了共振单元的弹簧刚度和共振子质量对带隙特性的影响,为其带隙特性设计提供了有益参考。(c) 开展了优化设计研究,对共振单元的弹簧刚度、附加质量和附加位置等三个最重要的影响参数进行了优化设计,得到很多满足目标需求的优化设计方案。(d) 系统分析了加筋板自身几何尺寸和材料参数对其振动与声辐射特性的影响,进一步研究了单频和多频局域共振型加筋板的声辐射特性,发现一些有价值的现象与结论,并揭示了减振降噪内在机理和调控规律,为局域共振型加筋板的减振降噪设计提供了依据和参考。(e)通过实验测试,验证了本项目所设计的局域共振型加筋板结构在带隙范围内具有良好的减振降噪效果。(1) 减振效果:带隙频率范围内振动幅值平均降低大于5dB。(2) 降噪效果:带隙频率范围噪声辐射功率平均降低5dB以上。从而,初步验证了基于带隙原理实现加筋板结构减振降噪的可行性。总之,本项目研究为局域共振型加筋板结构的减振降噪应用提供了重要的理论指导和技术支撑。
批准号 |
10672075 |
项目名称 |
多缺口及裂纹群加筋板的力学行为 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
A0802 |
项目负责人 |
许希武 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
南京航空航天大学 |
研究期限 |
2007-01-01 至 2009-12-31 |
支持经费 |
30(万元) |