采用細(xì)觀力學(xué)的分析方法，從蜂窩夾芯復(fù)合材料板中選取代表性的細(xì)觀胞元，應(yīng)用周期性條件、三維有限元方法分析了細(xì)觀胞元的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，計(jì)算得到宏觀熱學(xué)與力學(xué)參數(shù)，還考慮了蜂窩芯內(nèi)部的輻射換熱，討論了蜂窩芯對(duì)夾芯板宏觀導(dǎo)熱系數(shù)、剛度及熱膨脹系數(shù)的影響。結(jié)果表明：沿厚度方向?qū)嵯禂?shù)與傳統(tǒng)算法比較有較大差異，剛度參數(shù)除D12外都可以由傳統(tǒng)公式近似，而計(jì)算熱膨脹系數(shù)時(shí)不能忽略芯層熱膨脹的影響。

      蜂窩夾芯復(fù)合材料板由蒙皮和蜂窩芯層組成，如圖1。它具有更大的比模量和比強(qiáng)度、優(yōu)良的隔熱隔聲性能、較長(zhǎng)的使用壽命以及可設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空、航天工業(yè)。飛行器在發(fā)射升空和空間工作過程中會(huì)在惡劣的載荷條件下工作，對(duì)其中的溫度場(chǎng)、變形和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行研究，給出宏觀的熱學(xué)與力學(xué)參數(shù)，對(duì)于飛行器的合理設(shè)計(jì)具有重要意義。

      目前大量文獻(xiàn)假設(shè)芯層部分為正交各向異性或橫觀各向同性均質(zhì)材料，將蜂窩夾芯板當(dāng)作復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，通過假設(shè)沿層厚方向的溫度和位移分布將三維問題簡(jiǎn)化為二維板殼，二維宏觀模型分為單層和多層模型。關(guān)于溫度場(chǎng)分析，單層模型有：王勖成等構(gòu)造了一種殼體溫度單元，假設(shè)溫度沿殼體厚度為線性或二次函數(shù)變化；Argy-ris等提出了一種能處理包括輻射在內(nèi)各種的邊界條件的3結(jié)點(diǎn)6自由度平板三角形單元，假定溫度沿厚度線性變化：Surana等提出了一種溫度曲殼單元，假定溫度沿殼體厚度可以為任意階多項(xiàng)式分布。基于溫度分層假定的多層模型很少，張曉東等構(gòu)造了一種可適用于瞬態(tài)輻射換熱問題的32結(jié)點(diǎn)蜂窩夾芯溫度殼單元，假定上下蒙皮溫度沿厚度方向二次分布，芯層沿厚度為線性分布。這些二維模型都考慮了沿厚度的溫差，這是因?yàn)檠貙雍駵夭钍窃斐砂鍤嶙冃魏蜔釕?yīng)力的主要因素，而
此溫差取決于沿層厚的導(dǎo)熱系數(shù)。關(guān)于復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力計(jì)算，Noor總結(jié)了已有模型并指出：在考慮熱載荷作用的情況下，所有的二維模型都無法準(zhǔn)確計(jì)算層間橫向應(yīng)力，特別是橫向正應(yīng)力。這說明熱應(yīng)力計(jì)算還存在很多問題。而蜂窩夾芯板的宏觀熱學(xué)與力學(xué)參數(shù)對(duì)于用二維單層或多層模型研究其溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力場(chǎng)是十分重要的。

資料下載：   蜂窩夾芯板的熱學(xué)與力學(xué)特性分析.pdf