复合材料点阵夹芯结构平压性能不确定分析与优化

      考虑一体化成型工艺制备的复合材料点阵夹芯结构及其不确定性，采用区间向量实现不确定参数定量化，建立复合材料点阵夹芯结构平压性能区间分析模型。考虑结构功能状态判断的模糊性，分别在不考虑设计容差与考虑设计容差情形下，建立了不确定平压载荷作用下含区间参数模糊可靠性分析与优化模型。研究结果表明：材料参数及结构参数不确定性，特别是设计容差对复合材料点阵夹芯结构平压性能影响明显，因此在工程优化中不仅需要充分考虑材料参数与外部载荷等不确定性，而且需要充分重视传统不确定设计方法中未计及的设计容差的影响。本研究实现了理轮成果与工程应用的有机结合，为工程领域复合材料点阵夹芯结构平压性能分析与优化提供有效理论方法。

       夹芯结构是由上下两层高强度、高模量薄面板和中间较厚芯子所组成的轻质结构。轻质芯子的作用是尽可能降低结构质量，增加两面板截面惯性矩以提高结构抗弯曲刚度。随着大型航空航天器结构的发展，飞行器独特的服役环境和性能需求对结构质量和功能提出了新要求，主要包括：结构超轻型化，且能满足各种功能性要求[1-3]。传统夹芯结构，如蜂窝夹芯结构、泡沫夹芯结构、波纹板等不能满足这种需求，类似空间网架的点阵夹芯结构应运而生。点阵材料是由结点和连接结点杆件单元所组成的周期性结构材料。杆件单元为形状规则的直杆，且满足拉伸主导型构造，胞元按周期性排列。点阵结构的主要构型包括：四面体型、金字塔型、Kagome型等。点阵结构孔隙率大且相互联通，易于埋置小型元器件及功能材料等，因此可实现结构、热控、储能等多功能一体化。高比强度、高比刚度的优势以及促动、散热及隐身等多功能潜力，吸引国内外学者广泛关注，点阵夹芯结构成为当前国际上认为最有应用前景的新一代先进、轻质、超强韧材料。国内外学者在金属点阵结构的优化设计、制备工艺及性能表征等方面开展了系统深入的研究。碳纤维复合材料因其优异的拉伸力学性能和高比强度、高比刚度优势使得其非常适合于制备点阵夹芯结构。吴林志、范华林.及孙雨果26]等对复合材料点阵夹芯结构的静力特性、动力特性及热特性等进行了大量研究，但关于复合材料点阵夹芯结构的优化研究甚少，不确定环境下复合材料点阵夹芯结构的优化方法未见报道。

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