[发明专利]一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法

说明书

本发明公开了一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法。通过构建不规则元胞的包络空间，建立适合不规则元胞几何特性的空间叠合方法，在保证元胞布置密度的前提下，合理的设计布局三明治类复合结构的各类型不规则元胞。本发明所提方法是一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，解决三明治类复合结构的不规则元胞每条侧棱无法与邻接不规则元胞每条侧棱重合导致不规则元胞空间无法叠合的问题。

技术领域

本发明涉及一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法。

背景技术

三明治类复合结构是一种由面板、芯体及连接胶层所组成的物理结构与性能一体化的功能结构。三明治类复合结构具有比强度高、比模量大等优点，可以同时满足高强度、大刚度、轻质量等极端服役性能需求，并实现散热、隔振、电子屏蔽等特殊功能需求，在航空航天、舰艇船舶、高速列车、装甲防护等国防工业和民用安全领域都有着重要的应用，是航空航天飞行器、高速轨道车辆、高性能数控机床等重大装备产品实现结构大型化、重量轻质化、工况极端化的关键结构。由于三明治类复合结构的不规则元胞无法保证构成每条侧棱重合而形成元胞嵌套，难以得到类似三明治类复合结构的规则元胞相互叠合嵌套的阵列排布方式，所以需要针对不规则元胞，设计适合不规则元胞几何特性的空间叠合嵌套方式，在保证元胞布置密度的前提下，合理的设计布局三明治类复合结构的各类型不规则元胞。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，得到适合三明治类复合结构不规则元胞几何特性的空间嵌套方式，合理的放置各类型三明治类复合结构不规则元胞。

一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，步骤如下：

1)根据不规则元胞的下底面的形状特征，选择不规则元胞的包络空间下底面形状；

2)根据不规则元胞的下底面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间下底面形状，计算不规则元胞的包络空间下底面尺寸，具体如下：

3)根据不规则元胞的上顶面的形状特征，选择不规则元胞的包络空间上顶面形状；

4)根据不规则元胞的上顶面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间上顶面形状，计算不规则元胞的包络空间上顶面尺寸，具体如下：

5)构建不规则元胞的包络空间；

6)根据三明治类复合结构设计参数，计算不规则元胞的布置密度，生成三明治类复合结构板；

7)将一块三明治复合结构板正置，一块三明治复合结构板倒置，相互不规则元胞的包络空间叠合，构成三明治类复合结构。

所述的步骤1)中选择不规则元胞的包络空间下底面形状方法如下，

2.1)若下底面为三个顶点图形，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；

2.2)若下底面为四个顶点图形，选择正四边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；

2.3)若下底面为五个及以上顶点图形，选择等边三角形或者正六边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状。

所述的步骤2)中计算不规则元胞的包络空间下底面尺寸方法如下，

3.1)若下底面为三个顶点图形、包络空间下底面形状为等边三角形，选择下底面任意两个顶点间距离最长L0的作为包络空间下底面的等边三角形的边长Lt0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；

3.2)若下底面为四个顶点图形、包络空间下底面形状为正四边形，选择下底面四个顶点构成的四边形图形的最长边长L0的作为包络空间下底面的正四边形的边长Lt0，增大正四边形边长，直到正四边形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；