● 摘要
格栅结构最早产生于上个世纪60年代，但在过去的几十年里由于加工工艺等原因，阻碍了其应用。随着人们对轻质化的追求和复合材料的广泛应用，产生了复合材料格栅结构。由于传统的复合材料格栅结构存在不可避免的缺点——格栅肋相交的地方会产生材料的堆积和纤维的交叉，导致格栅整体力学性能的下降，于是产生了拉挤互锁复合材料格栅结构。这种格栅结构的格栅肋以开槽相连接，避免了纤维的交叉，但是开槽的存在导致了强度下降和应力集中，为了提高这种新型格栅结构的力学性能，研究人员采用了加帽的方法为力的传输提供新途径，恢复强度和刚度。本文对这种加帽的新型复合材料格栅结构的力学性能进行了研究。 本文根据格栅结构的实际受力情况，建立了加帽的格栅肋简化模型，用复势方法推导了格栅肋各点的应力分布情况，并分析了开槽处的应力集中。对不同材料、不同开槽尺寸格栅肋的应力集中进行了分析，得出最优尺寸范围，为优化设计提供了理论依据。 建立了不同复合材料的格栅结构精化模型，分析了其模态和屈曲性能，并与以往的等效模型结果进行比较。等效模型虽然节省了计算时间，但是与精化模型的计算结果仍有一定的差距。还对不同材料，不同尺寸的格栅结构的计算结果进行了比较，可以作为优化设计的依据。 本文还对复合材料格栅结构的冲击动力学性能进行了分析。对不同撞击物，不同复合材料的格栅结构进行了动力响应分析。证实了格栅结构具有良好的抗冲击性能，在外来冲击下，不会大面积的崩溃而导致结构的整体失效。而且，反面的变形及位移远没有受冲击面的大，证明了格栅结构可以较好的保护内部结构。