论文总字数：19682字

摘 要

金属波纹夹层结构具有高比刚度、刚比强度的特点，具有很强的可设计性，质量比较轻，能够承载更多更大的重量，然后可以应用于很多工程。金属波纹夹层用ABAQUS有限元软件进行有限元建模，上下压头和中间的结构组成三点弯曲，采用控制变量法对下压头跨距、板厚、波纹芯子厚度进行力学行为分析，并得出以下结论：金属波纹夹层结构受到跨距、上下面板的厚度、波纹芯子的厚度的影响。在这个过程中，主要提取反作用力RF与位移U，进行绘图，模拟出弹性阶段的斜率，然后计算出弯曲刚度的大小。跨距增大，力与位移变化图上斜率的变化不很明显，弹性阶段的最高点变低，金属波纹夹层有限元模型的刚度增大，极限载荷减小。板厚增大，力与位移变化图上斜率变大，弹性阶段的最高点也变高，金属波纹夹层有限元模型的刚度增大，极限载荷也增大。其中，下面板对金属波纹夹层的性能影响较大。芯子越厚，力与位移变化图上斜率变大，弹性阶段的最高点变高，金属波纹夹层有限元模型的刚度越大，极限载荷也越大。

关键词：金属波纹夹层;有限元模型;力学行为

Research on Finite Element Model and Mechanical Behavior of Metal Corrugated Sandwich Structure

Abstract

The metal corrugated sandwich structure is of the characteristics of high specific rigidity and rigid specific strength, and has strong designability. At the same time, as a typical structural material that integrates light weight, high load bearing and multi-function, the sandwich structure is also affected by aerospace vehicles. And the favor of researchers of ship structure. In recent years, it has become an ideal lightweight structure for large-span member structures such as ship decks and bridge decks, with broad application prospects. The corrugated sandwich structure has flexible designability and versatility.To meet various functional requirements at the same time, it is usually optimized by finite element methods. The metal corrugated interlayer is modeled by ABAQUS finite element software. The upper and lower indenters and the middle structure form a three-point bend and the control variable method is used to analyze the mechanical behavior of the lower indenter span, plate thickness, corrugated shape, and corrugated core thickness The following conclusions are drawn: the span increases, the stiffness of the metal corrugated sandwich finite element model decreases, and the ultimate load also decreases. As the plate thickness increases, the stiffness of the metal corrugated sandwich finite element model increases, and the ultimate load also increases. The thicker the core, the greater the rigidity of the metal corrugated sandwich finite element model and the greater the ultimate load.

Keywords: metal corrugated interlayer;finite element model; mechanical behavior

目录

摘要 I

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 金属波纹夹层 2

1.2本课题研究内容 3

1.2.1主要的研究问题： 3

1.2.2 拟采用的研究手段： 3

第二章 金属波纹夹层有限元模型的建立 4

2.1 金属波纹夹层结构 4

2.2 金属波纹夹层有限元模型的建立 4

2.2.1 金属波纹夹层有限元模型主要参数 5

2.2.2 金属波纹夹层有限元模型 5

第三章 结构参数对梯型波纹夹层结构弯曲性能的影响 14

3.1跨距对梯形波纹夹层的影响 14

3.2板厚和芯子厚度对梯形波纹夹层的影响 17

3.2.1 板厚对梯形波纹夹层的性能影响 19

3.2.2 芯子厚度对梯形波纹夹层的性能影响 21

3.3 本章小结 22

第四章 结构参数对Z型波纹夹层结构弯曲性能的影响 23

4.1跨距对Z型波纹结构参数影响 23

4.2 本章小结 27

第五章 经济性分析 28

第六章 全文总结 29

6.1 全文总结 29

6.2 应用前景及展望 29

参考文献 31

致谢 35

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

进入新世纪，材料和机械工程的研究者越来越注意发展新型材料和新型结构，以应对全球范围内越来越严峻的环境恶化问题，以及能源不足的问题。^【1-4】。

轻量化是国防装备及过程装备及汽车各种工业的发展趋势，这对实现节能减排，加快构建节约型社会有重大的意义^[5]。目前实现轻量化有两种途径，其一是从材料出发，寻找强度和刚度大并且材料的密度比较小的的材料，这样就可以在保证质量小的前提下提高结构的可靠性和安全性。其二就是改变材料的结构来实现目标^【6-9】。因此对金属波纹夹层结构的研究分析成为一门很重要的学问。金属波纹夹层结构具有高比刚度、刚比强度^【10】的特点，质量轻，可靠性强，同时具有很强的可设计性，同时，金属波纹夹层质量很轻，然后能够承受较大的质量和压力，兼有安全可靠性，各行各业的研究者都对这一前沿行业有着很大的兴趣，近年来已成为舰船甲板、桥面板等大跨度构件结构理想的轻量化结构，应用前景十分广阔。金属波纹夹层结构具有灵活的可设计性和多功能性以及稳定性、可靠性，ABAQUS用来对金属波纹夹层进行建模数值分析，从而得到比较准确的结构性能参数影响，对金属波纹夹层进行结构优化，需要在abaqus软件里进行有限元建模，进行数值模拟。用有限元软件需要划分很多单元，在求解的时候会花费大量的时间^【11】。金属波纹夹层结构不仅仅要承受静态的冲击，还要受到动态载荷^【12】，针对不同的波纹形状及波纹数量，在划分单元的时候，也会出现不同的问题。同时有很多因素都会影响到金属波纹夹层的性能，比如面板的厚度，芯子的长度高度，跨距的改变。因此在每一次数值模拟的过程中，都需要严格控制变量，同时还要进行足够多的模拟，得出充分的数据进行分析。本文在数值模拟的过程中，将下压量控制在一个统一的标准，观测金属波纹夹层弹性变形范围的三点弯曲性能。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 金属波纹夹层

金属波纹夹层结构分为上下面板和中间的芯子部分，如图1-1所示。主要形式如图1-2所示。上下面板很薄，中间的芯子比较厚，两者承受的压力类型大不相同，总体结构受到拉压和剪切。^【13】。波纹夹层结构被广泛应用于各种工业及汽车船舶行业，在过程装备方面扮演着重要角色。金属波纹夹层结构更高的比强度和比刚度，应用更为广泛。

波纹夹层结构是金属夹层结构其中的一种^【14】。金属波纹夹层夹芯实是在一个单一的方向进行摆列，比如梯形。Côté ^【15】等人研究中波纹夹层结构剪切性能十分优良，超过其他的各种结构。波纹夹层结构不仅可以在保证安全性可靠性的前提下减小质量，同时可以让液体和气体更好的流通^【16】，增加寿命。波纹夹层结构的使用可以使避免流通不畅带来的问题，波纹夹层结构由于独特实用的结构特征在各行各业都有着充分的应用。

请支付后下载全文，论文总字数：19682字