沖擊荷載下紙質(zhì)結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化分析＊

涂佳黃， 石曉東， 彭 真， 陳 帥， 陳 康

（湘潭大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖南 湘潭411105）

近年來，隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，各種新型材料、新穎結(jié)構(gòu)層出不窮.同時，為了培養(yǎng)大學(xué)生的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新意識和實踐能力，全國各地普遍開展了結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽活動，旨在通過對設(shè)計方法、力學(xué)分析等知識的合理運用，培養(yǎng)并提高當(dāng)代大學(xué)生的創(chuàng)新思維以及團(tuán)隊協(xié)作能力［1～4］.另外，為了提高大學(xué)生的結(jié)構(gòu)計算分析能力，從提高模型優(yōu)化效率和節(jié)約材料成本角度出發(fā)，鼓勵學(xué)生使用數(shù)學(xué)建模與結(jié)構(gòu)分析軟件等方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析［5，6］.

現(xiàn)階段，關(guān)于紙質(zhì)材料結(jié)構(gòu)性能的研究相對較少.同時，該材料成本低而且環(huán)保，比較適合作為大學(xué)生競賽的選材.劉哲峰等通過構(gòu)件實驗、結(jié)構(gòu)設(shè)計、模型制作及加載實驗的循環(huán)過程實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化，增大結(jié)構(gòu)的荷質(zhì)比［7］.王立彬與李靚對鉛化紙制作的紙桿和紙帶的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，通過試驗得出桿件制作工藝的好壞對試件的極限拉應(yīng)變的影響較大［8］.舒小娟等對紙質(zhì)拱橋結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了大量優(yōu)化設(shè)計，減輕結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量［9］.王奉杰等人采用單層單面瓦楞紙板來提高產(chǎn)品包裝盒的緩沖能力［10］.還有一些學(xué)者對靜荷載作用下蜂窩紙板的緩沖性能與受力特性進(jìn)行了研究［11，12］.

本文以湘潭大學(xué)代表隊“垡棢輝麾”作品的設(shè)計和制作思路為線索，運用ANSYS軟件與沖擊加載實驗相結(jié)合的方法對結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行分析，并通過……