● 摘要
蜂窝夹芯结构因具有很高的比刚度、比强度和特有的稀疏结构、完整性与极低的结构密度，在许多对材料重量有特殊要求的领域得到大量应用，特别是在航空航天运输系统中，目前航天器热防护系统的部分防热件就是采用镍基合金蜂窝夹芯结构。针对用于热防护系统防热件的镍基合金蜂窝板，采用有限元软件MSC/Patran 建立高温瞬态加热下的传热模型，对考虑辐射、传导和对流三种传热形式的蜂窝板热响应进行了计算，得出蜂窝板瞬态热响应特征及隔热效果，计算结果与试验结果吻合较好；同时分析了蜂窝板部分设计参数对隔热效果的影响。将瞬态温度场施加到四边固定的蜂窝板结构中，对此模型进行热应力计算，结果表明，在四边固定的边界条件下，温度梯度引起的热应力比较大，防热件在使用时最好采用多个防热瓦螺栓连接的形式，这样既可以方便防热件的制作、安装和维修更换又能避免热应力引起的失效破坏。在前人研究成果的基础上，设计出了一套主动防热系统概念件，与研究所合作完成成品的加工制作，并在实验室进行高温瞬态气动加热试验，结果表明，该主动防热概念件的防热效果比较理想。对于带橡胶阻尼层的镍基合金蜂窝板，用有限元软件MSC/Nastran分别计算了不同阻尼层材料属性和厚度情况下结构的模态频率以及瞬态响应，对比分析结果表明，材料属性对结构模态频率和瞬态响应的影响都不大，相对来说阻尼层厚度对振动模态和瞬态响应的影响比较明显，随着厚度的增加，同阶次的模态频率依次降低，而振动衰减速率加快，振幅也明显减小，表明阻尼层有效地降低了外界载荷对蜂窝板的振动破坏。