一种蜂窝夹层板有限元建模方法技术

本发明专利技术公开了一种蜂窝夹层板有限元建模方法，将蜂窝芯层等效成一正交各向异性均质板，蒙皮与胶粘层等效成各项同性板。以蜂窝芯层中的Y单元为基本单元，考虑蜂窝壁的弯曲变形、拉伸变形及剪切变形，并依据力学分析及能量分析推导其等效弹性模量、剪切模量、泊松比。考虑预埋件质量的影响，将其以集中质量的方式耦合在芯层的上下表面上。将胶粘层质量赋予上下蒙皮，体现在蒙皮的密度上。依此构建蜂窝夹层板的有限元模型，对自由状态下蜂窝夹层板进行模态分析，获取结构的前四阶固有频率及振型。本发明专利技术适用于各种尺寸的蜂窝夹层板，芯层等效参数的数学表达式准确度高，建模方式简单高效，可为蜂窝夹层板动态特性的高精度计算提供保障。供保障。供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝夹层板有限元建模方法


[0001]本专利技术涉及机械结构的有限元建模及仿真分析领域，具体涉及一种铝蜂窝夹层板的等效建模方法。

技术介绍

[0002]铝蜂窝夹层板具有重量轻、强度高、抗冲击性能好等优点，被广泛应用于航空航天、建筑、交通等领域之中，如卫星、大楼幕墙、地铁车辆等中。这些机械装备通过蜂窝夹层板传递载荷和振动，蜂窝夹层板的各项力学性能及振动特性影响着装备的整体性能。在工程实际中，为了保证装备的可靠性，需要通过有限元建模进行动力学分析。合适有效的建模方式是使得有限元计算结果与实验结果误差较小的必要前提，保证仿真结果的准确性。
[0003]然而，铝蜂窝夹层板芯层为空心结构，ANSYS、ABAQUS等大型通用有限元软件的单元库中并不含有蜂窝单元，采用实体建模必然造成网格质量过差、计算时间过长等问题，因此需要对蜂窝夹层板等效处理。目前，主要是将整个蜂窝板等效成各项同性或正交各项异性的均质板。但是，这些建模方法对芯层等效参数的推导并不全面，并且没有考虑到胶粘层质量的影响及蜂窝壁的剪切变形。因此，这些建模方法是不严谨、不准确的。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝夹层板有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将蜂窝夹层板芯层部分等效成一各向异性的均质板，将蒙皮层与胶粘层等效成一各向同性均质壳板，推导等效芯层的弹性参数和密度以及等效蒙皮的密度，构建蜂窝夹层等效板的三维几何模型；(2)分别设置蜂窝夹层等效板三维几何模型的材料属性和单元类型，考虑预埋件的质量，构建蜂窝夹层板有限元模型。2.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层板有限元建模方法，其特征在于，所述步骤(1)中等效芯层的弹性参数包括横向弹性模量、纵向弹性模量、垂向弹性模量、xy平面内剪切模量、xz平面内剪切模量、yz平面内剪切模量、xy平面内泊松比、xz平面内泊松比、yz平面内泊松比。3.根据权利要求2所述的一种蜂窝夹层板有限元建模方法，其特征在于，所述步骤(2)中蜂窝夹层板有限元模型在ABAQUS中建立，包含两处单元设置与一处约束设置，两处单元设置分别为等效芯层和等效蒙皮的单元划分，一处约束设置为等效芯层与等效蒙皮之间的接触，预埋件以集中质量的方式添加在等效芯层表面上。4.根据权利要求3所述的一种蜂窝夹层板有限元建模方法，其特征在于，所述等效芯层的横向弹性模量及纵向弹性模量分别为向弹性模量及纵向弹性模量分别为所述等效芯层的垂向弹性模量为所述等效芯层的xy平面内剪切模量为所述等效芯层的xz平面内及yz平面内剪切模量分别为所述等效芯层的xy平面内泊松比为所述等效芯层的xz平面内泊松比及yz平面内泊松比为μ
xz

【专利技术属性】
技术研发人员：张周锁，杨雨恒，史文博，李想，彭英超，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：