超轻多孔"类蜂窝"夹层结构材料创新构型及其结构-材料性能一体化设计方法研究

基本信息
批准号:51305232
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:李响
学科分类:
依托单位:三峡大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:游敏,徐喻琼,秦红玲,刘凯,宋来虎,李梅
关键词:
“类蜂窝”夹层结构多约束模型等效力学性能创新设计一体化设计
结项摘要

With the sandwich structure materials' application and promotion in the field of engineering continuously, existing sandwich structure material gradually cannot meet the design requirements. It is very urgent to develop new sandwich structure materials of high efficiency, energy saving and easy to process. The project puts forward and constructs a new kind of class-honeycomb sandwich structure material combined with important application backgrounds that super light and high strength metal sandwich structure materials are applied into the high weight and high energy consumption equipments of automobile, aerospace and machinery and so on. The main research contents of the project involve: (1)Innovation configuration design of class-honeycomb sandwich structure's core.(2)Mechanical properties equivalent methods for the class-honeycomb sandwich structure and its core.(3)Strength, stiffness and inherent frequency characteristic and failure criterions of the class-honeycomb sandwich structure; based on the failure criterions and the constraint conditions of strength, stiffness and inherent frequency, constructing the multiple-constraint models of the class-honeycomb sandwich structure. According to above research, putting forward the integrated design method of sructure-material properties for the class-honeycomb sandwich structure material based on the constraints optimization design theory and Lagrange multiplier method. (4)Application research: chassis deck's lightweight design of new energy electric vehicle based on the new kind material of the class-honeycomb sandwich structure. The project tries to put forward a new method for innovative design of lightweight material and structure and new ideas of lightweight technology research in theory and practice. The research of this project is of important theoretical significance and engineering application value.

随着夹层结构材料在工程领域中的不断推广应用,现有夹层结构材料逐渐不能满足工程设计要求,迫切需要开发高效、节能并易于加工的新型夹层结构材料。本项目与重大应用背景相结合(主要包括超轻高强金属夹层结构材料在汽车、航空航天、机械等领域的高重量高能耗装备中的应用),提出并构建一种新型"类蜂窝"夹层结构材料,其主要研究内容为:(1)"类蜂窝"夹层结构夹芯层创新构型设计;(2)"类蜂窝"夹层结构及其夹芯层的力学性能等效方法;(3)研究"类蜂窝"夹层结构的强度、刚度和固有频率特性;建立其失效准则;基于失效准则,构建以强度、刚度和固有频率为约束条件的新型"类蜂窝"夹层结构的多约束模型,提出新型"类蜂窝"夹层结构材料结构-材料性能一体化设计方法;(4)应用研究:基于新型"类蜂窝"夹层结构材料的新能源电动车底盘甲板轻量化设计。本项目研究为轻量化材料和结构的创新设计提供了新思路,具有重要的理论研究意义和应用价值。

项目摘要

本项目以多种创新构型的“类蜂窝”夹层结构为对象,采用理论计算、仿真模拟及实验测试等方法对超轻多孔“类蜂窝”夹层结构的结构材料一体化方法进行了研究。主要内容包括:(1)创新构型多种类蜂窝夹层结构夹芯层,分别对其等效力学特性进行了详细研究,通过理论推导、仿真模拟和实验测试验证的方法得到各种夹芯层的等效力学参数公式;(2)从动态冲击角度对“类蜂窝”夹芯的共面力学特性、能量吸收能力以及变形机制进行了细致研究;(3)对“类蜂窝”夹层结构的强度、刚度和固有频率进行分析,针对不同形式的“类蜂窝”夹层结构分别研究了其轴向承载能力、夹芯振动特性以及四边简支夹层结构振动特性;(4)以夹层结构的轻量化为设计目标,采用单约束及多约束的优化设计方法对夹层结构的面板及夹芯进行优化设计,得到适用于夹层结构轻量化设计的计算公式。综合上述研究内容,最终形成了较完整的新型类蜂窝夹层结构设计的结构材料一体化设计方法,为夹层结构的优化设计及工程零部件的轻量化设计提供了新思路,顺利的完成了研究目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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