平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压强度的可靠性与灵敏度分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20221228.002

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (12): 17-23.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20221228.002

平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压强度的可靠性与灵敏度分析

田静¹, 邹润文¹, 王轩^1*, 张峰²

1.中国民航大学航空工程学院,天津300300;
2.西北工业大学力学与土木建筑学院,西安710072

收稿日期:2021-10-22 发布日期:2023-02-03
通讯作者: 王轩(1982-)男,博士,副教授,主要从事复合材料结构适航与维修方面的研究,xuwangaero@163.com。
作者简介:田静(1972-)女,博士,教授,主要从事飞机结构维修方面的研究。
基金资助:
航空科学基金(ASFC-201918067011);天津市科技计划项目(20YDTPJC00380)

Reliability and sensitivity analysis of edgewise compressive strength for plain woven faceplate honeycomb sandwich structure

TIAN Jing¹, ZOU Run-wen¹, WANG Xuan^1*, ZHANG Feng²

1. School of Aeronautical Engineering, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China;
2. School of Mechanics and Civil Architecture, Northwestern Polytechnical University, Xi′an 710072, China

Received:2021-10-22 Published:2023-02-03

摘要/Abstract

摘要： 以平纹编织面板蜂窝夹芯结构作为研究对象,通过建立渐进损伤失效分析模型,研究参数的随机性对结构侧压强度的影响。首先通过有限元分析得到随机输入样本对应的输出响应,基于Kriging方法建立代理模型,采用基于蒙特卡洛的可靠性分析法进行结构可靠性分析,利用基于方差和基于失效概率的灵敏度分析法进行结构灵敏度分析,计算得到结构的可靠度指标与结构各力学性能参数和厚度的灵敏度指标,为结构的可靠性优化设计提供依据。

关键词: 平纹编织, 蜂窝夹芯结构, 侧压强度, 可靠性分析, 灵敏度分析

Abstract: For plain woven faceplate honeycomb sandwich structure, the progressive damage failure analysis model is established to study the influence of the randomness of parameters on the lateral compressive strength. Firstly, the output responses corresponding to random input samples are obtained by the use of finite element analysis, and the surrogate model is established by Kriging method. The reliability analysis method based on Monte Carlo is applied for structural reliability analysis, and the sensitivity analysis methods based on variance and failure probability is respectively used for structural sensitivity analysis. The structural reliability index, the sensitivity index of the mechanical properties and thickness are computed, which provides a basis for the structural reliability optimization design.

Key words: plain woven, honeycomb sandwich structure, edgewise compression, reliability analysis, sensitivity analysis

中图分类号:

TB332

田静, 邹润文, 王轩, 张峰. 平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压强度的可靠性与灵敏度分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(12): 17-23.

TIAN Jing, ZOU Run-wen, WANG Xuan, ZHANG Feng. Reliability and sensitivity analysis of edgewise compressive strength for plain woven faceplate honeycomb sandwich structure[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(12): 17-23.

参考文献

[1] 杜善义. 先进复合材料与航空航天[J]. 复合材料学报, 2007, 24(1): 1-12.
[2] ZABIHPOOR M, ADIBNAZARI S, MOSLEMIAN R, etal. Mechanisms of fatigue damage in foam core sandwich composites with unsymmetrical carbon/glass face sheets[J]. Journal of Reinforced Plastics & Composites, 2007, 26(17): 1831-1842.
[3] HONG C S, PARK J S, KIM C, et al. Stochastic finite element method and system reliability analysisfor laminated composite structures[J]. ASME Recent Advances in Solids and Structures, 1995, 19: 165-172.
[4] HAICHAO A N, BYENG D Y, KIM H S. Reliability-based design optimization of laminated composite structures under delamination and material property uncertainties[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2021, 254: 106561.
[5] LIN S C. Reliability predictions of laminated composite plates with random system parameters[J]. Probabilistic Engineering Mechanics, 2000, 15(4): 327-338.
[6] 阮文斌, 吕震宙, 安军, 等. 不确定条件下复合材料结构的全局灵敏度分析[J]. 复合材料学报, 2014, 31(3): 699-706.
[7] MATHEW T V, PRAJITH P, RUIZ R O, et al. Adaptive importance sampling based neural network framework for reliability and sensitivity prediction for variable stiffness composite laminates with hybrid uncertainties[J]. Composite Structures, 2020, 245: 112344.
[8] 周春苹, 刘付超, 周长聪, 等. 石英纤维/环氧树脂复合材料结构静强度的可靠度计算及全局灵敏度分析[J]. 复合材料学报, 2020, 37(7): 1611-1618.
[9] 周春苹, 刘武帅, 王轩, 等. 含表面划伤平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩渐进失效分析[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019(7): 5-10.
[10] 华洲. 复合材料蜂窝夹芯板结构损伤及其修理后仿真分析[D]. 哈尔滨, 哈尔滨工业大学, 2017.
[11] 张阿樱, 张东兴. 含孔隙碳纤维/环氧树脂层合板力学性能模拟[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2013, 34(3): 389-393.
[12] 徐胜今,孔宪仁, 王本利, 等. 正交异性蜂窝夹层板动、静力学问题的等效分析方法[J]. 复合材料学报, 2000, 17(3): 92-95.
[13] 王轩, 曹阳丽, 邓云飞, 等. 平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压性能研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2018(8): 5-11.
[14] 邵伟. 蒙特卡洛方法及在一些统计模型中的应用[D]. 济南: 山东大学, 2012.
[15] 吕震宙. 结构机构可靠性及可靠性灵敏度分析[M]. 北京: 科学出版社, 2009.
[16] SOBEL I M. Global sensitivity indices for nonlinear mathematical models and their Monte Carlo estimates[J]. Mathematics & Computers in Simulation, 2001, 55: 271-280.
[17] LUYI L, ZHENZHOU L, JUN F,et al. Moment-independent importance measure of basic variable and its state dependent parameter solution[J]. Structural Safety, 2012, 38: 40-47.
[18] 韩忠华. Kriging模型及代理优化算法研究进展[J]. 航空学报, 2016, 37(11): 3197-3225.
[19] LAURENT L, LE RICHR R, SOULIER B, et al. An overview of gradient-enhanced metamodels with applications[J]. Archives of Computional Methods in Engineering, 2017, 26(1): 61-106.

平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压强度的可靠性与灵敏度分析

Reliability and sensitivity analysis of edgewise compressive strength for plain woven faceplate honeycomb sandwich structure

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[1]	李洪年, 石强斌, 王轩, 邹润文, 张峰. 复合材料蜂窝夹芯结构低速冲击后压缩强度的可靠性与灵敏度分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(2): 5-12.
[2]	王轩, 王威, 余芬, 邹润文, 王魁奎. 挖补修理蜂窝夹芯结构侧压强度的可靠性及灵敏度分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(1): 5-12.
[3]	牟浩蕾, 李仪, 宋东方, 解江, 冯振宇. 芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击特性及损伤分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(1): 89-97.
[4]	孙毅刚, 马瑞云, 王轩, 程吉, 周春苹. 平纹编织面板蜂窝夹芯结构平拉性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(11): 20-27.
[5]	余芬, 郭拓, 何振鹏, 但敏. 复合材料蜂窝夹芯修补结构弯曲特性与温度相关性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(4): 41-49.
[6]	张铁纯, 张世秋, 王轩, 周春苹, 王付胜. 平纹编织面板泡沫夹芯结构修补后侧向压缩性能[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(3): 51-59.
[7]	余芬, 程吉, 王轩, 周春苹, 丁常方. 脱粘对平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(1): 5-12.
[8]	张继敏, 周晖, 刘奎. 航空复合材料多层蜂窝夹芯结构的空气耦合式超声检测技术研究[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(9): 74-78.
[9]	张宪丰, 管国阳. 平纹编织复合材料吸湿行为试验及有限元模拟[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(11): 19-25.
[10]	周春苹, 刘武帅, 王轩, 曹阳丽. 含表面划伤平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩渐进失效分析[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019, 0(7): 5-10.
[11]	王轩, 曹阳丽, 邓云飞, 于吉选. 平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压性能研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2018, 0(8): 5-11.
[12]	李彩燕, 邢素丽, 朱宝军, 肖加余. T700/双马复合材料蜂窝夹芯结构损伤修复实验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2014, 0(11): 48-53.
[13]	王振林. 5228A树脂基无胶膜蜂窝夹芯结构粘结性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2013, 0(3): 97-101.