【摘要】 近年来，随着各种夹芯夹层结构在许多领域的广泛应用，其整体和局部行为的复杂性引发了大量的计算方法。

夹层板是机械上有效的轻质结构，并在各种应用领域中取得了显著的成功，例如隔热、能量吸收、噪音降低和电磁波屏蔽。

 

近年来，随着各种夹芯夹层结构在许多领域的广泛应用，其整体和局部行为的复杂性引发了大量的计算方法。虽然多层夹层结构是为了保护无人航天器免受流星体和碎片的撞击而提出的，但研究其静态和动态热力学分析问题也是非常必要的。

 

当它用于高速飞行的热防护系统时，外表面通常受到强烈的气动加热，而内表面则接近绝热边界条件。此外，聚合物泡沫芯的机械性能可能随着温暖/升高的温度而显著降低，这可能导致在工作温度范围内机械性能的显著变化。

 

现有的夹层结构分析方案被认为是遵循复合材料层合结构的方法。D. H. Li等人[1]开发了一个热力分析方案，并将其命名为热力扩展层/实体单元(TELW/SE)。将该方法推广到单层或多层夹芯损伤复合材料夹层板的动态热力学分析。

 

在这种方法中，堆芯由热力实体单元模拟，没有任何几何假设。该方法可以得到板的位移和应力结果，并可以分析板与芯连接处的局部响应。利用Comsol和Abaqus开发的三维弹性模型对结果进行了验证。

 

该方法还可以描述复合材料夹层板的几种典型损伤，如脱层、横向裂纹和芯/板界面脱粘。这在以前的方法中很难实现。不仅可以计算面内局部和层间响应，而且由于在混合时间积分中同时求解了力学场和温度场，因此考虑了完全耦合的动态热力学机制。

 

在算例中，将该方法与商业有限元软件Comsol和Abaqus中开发的分析模型进行了比较，两者吻合较好。此外，还研究了复合材料夹层板的各种损伤，如横向裂纹、分层和面板/芯界面脱粘。

 

[1] Li, D.H., Ma, S. Dynamic thermomechanical analysis on composite sandwich plates with damage[J]. Continuum Mech. Thermodyn. 2021, 33: 2167-2201.

 

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