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泡沫夹层板结构可靠性分析与实验验证

李辉北  
【摘要】:夹层结构具有重量轻、刚度大的特点,广泛应用于航空航天、交通运输、建筑工业等重要领域。由于工作环境恶劣,外载荷随机性大,结构尺寸误差和材料性能的分散性不容忽视,夹层结构的可靠性在航空航天、交通运输等领域引起了人们高度关注。本文针对泡沫夹层板的结构可靠性问题开展基础理论研究,在分析泡沫夹层板的力学模型基础上,采用高阶模型理论对泡沫夹层板进行结构可靠性分析,并提出基于混合模拟分析的泡沫夹层板结构可靠性分析方法,为泡沫夹层板结构可靠性研究提供方法支撑。本文的主要研究内容如下: (1)采用高阶夹芯板理论建立了泡沫夹层板的力学分析模型,在此基础上对横向载荷作用下四边简支泡沫夹层板的弯曲问题进行了求解。 (2)在对横向载荷作用下四边简支泡沫夹层板的力学分析基础上,基于高阶夹芯板理论对泡沫夹层板的结构可靠性进行分析和求解,为泡沫夹层板结构可靠性分析提供了理论方法支撑。 (3)采用ANSYS有限元软件对泡沫夹层板的结构可靠性进行数值模拟分析,建立了泡沫夹层板的有限元模型。在应力应变分析的基础上,分别采用Monte Carlo法和响应面法对横向载荷作用下四边简支泡沫夹层板的结构可靠性进行仿真分析,为泡沫夹层板的结构可靠性分析提供了一种数值仿真方法。 (4)设计并开展了横向集中载荷作用下四边简支泡沫夹层板的破坏实验,通过考虑实际载荷的随机性计算泡沫夹层板的失效概率,验证了本文泡沫夹层板结构可靠性分析方法的有效性。 综上所述,本文从理论分析、数值仿真、实验验证等三个方面系统研究了泡沫夹层板的结构可靠性分析方法,本文的研究成果对泡沫夹层结构产品的可靠性评估和进一步的寿命预测具有重要的参考价值。


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