含脱层层合板的能量释放率各型分量分析

本文是文献［１］的继续。文献［１］利用可动边界变分问题，导出了层合板内部脱层前缘各点处的总能量释放的表达式。在此基础上，本文对文献［１］的分析模型作了进一步的完善，导出了层板理论分析下的能量释放率各型分量的表达式，并对圆形脱层进行了计算分析。     

含内埋圆形或椭圆形脱层复合材料层合板的屈曲分析

用瑞里-李兹方法来建立含内埋圆形或椭圆形脱层板的屈曲分析模型.首先利用Heaviside阶梯函数,假定一种适合于脱层板的位移模式.然后由变分原理并进行线性化得出了含内埋圆形或椭圆形脱层板的屈曲特征方程.最后通过将含表面脱层的各向同性和各向异性板的屈曲载荷与其它文献进行比较,验证了该文分析方法的正确性,并分析了含内埋圆形或椭圆形脱层的各向同性、正交各向异性和角铺层层合板各种参数对屈曲载荷的影响.     

受弯脱层层板后屈曲有限元分析

脱层是复合材料层板结构中主要的缺陷形式之一。当脱层层板受到压力载荷的作用会造成脱层的局部屈曲和扩展,从而使结构的强度和刚度大为降低。含脱层层板的弯曲问题包含了脱层的压缩问题,却比压缩问题更加复杂。本文对含穿透脱层层板在纯弯载荷作用下的后屈曲问题进行了基于一阶剪切层板理论的几何非线性有限元分析,运用虚裂纹闭合技术求解了纯弯载荷作用下的脱层尖端的能量释放率各型分量,并用脱层扩展判据求解了脱层起始扩展载荷。     

含缺口复合材料层合板的三维有限元失效分析

本文研究了复合材料层合板最终强度计算的有限元理论,讨论了修正的Newton-Raphson迭代方法在层合板失效过程中应力场计算的迭代过程.同时本文建立了带缺口的复合材料层合板三维有限元模型,充分考虑层合板的纤维断裂、基体开裂和分层三种失效模式,采用修正的三维Hashin准则作为失效判断的依据,计算了三种不同铺层的层合板最终失效载荷值,与试验值吻合得很好.鉴于层压板材料常数ν23的数值难于测定的特点,讨论其对最终失效载荷的影响.在三维有限元模型的基础上,实现了失效扩展仿真分析.     

含孔平面编织混杂铺层层合板压缩破坏仿真

对ANSYS软件平台进行了二次开发,建立了平面编织混杂铺层层合板损伤累积有限元模 型,对含孔平面编织混杂铺层层合板的压缩破坏行为进行了仿真计算. 研究结果表明,所建 模型能够较好地仿真含孔平面编织层合板的损伤破坏过程,并能准确预测层合板的 损伤类型、损伤扩展以及破坏强度;同时提出并验证了适合该类型层合板的损伤判 据和衰减准则. 该模型所给结果形象直观,适合工程应用.     

正交铺设层合板的蠕变屈曲分析

研究了正交铺设层合板的蠕变失稳问题。为了更好地模拟实际情况，在单层板的本构关系中，材料各主方向模量的松也时间均取不同值，并在建立控制方程时考虑了横向剪切变形的影响，通过理论分析，得到了粘弹性层合板的瞬时弹性临界载荷和持久临界载荷，并在算例中首次利用时间增量方法得到了有初始度层合板在长期受地的蠕变变表，计算结果表明了持久临界载荷对于粘弹性层合板的具体含义，从而使粘弹性层合板的为屈曲问题有了较为完整的     

含多个分层复合材料层合板后屈曲性态研究

基于Mindlin假定下的大变形板／壳理论,采用参考面单元和虚拟杆单元相结合的非线性有限元方法,建立了分析含多个穿透分层损伤层合板后屈曲行为的有限元计算模型,并给出了考虑接触后非线性屈曲方程的迭代算法,从而研究考虑层间接触效应的多分层层合板的后屈曲性态。文中着重讨论了分层的深度、数目和尺寸对含多分层合板后屈曲性态的影响。大量数值分析结果证明了该模型的有效性,并且得到了一些对层合板结构设计和对含分层损伤层合板评估有益的结论。     

含切口损伤复合材料层合板拉伸失效行为研究

对含有不同切口损伤的复合材料层合板试件进行了拉伸试验,采用电阻应变计同步测量切口损伤前缘区域随载荷的变化,测定含切口损伤层合板的剩余强度,并讨论了损伤长度和损伤角度对剩余强度的影响规律.建立含切口损伤复合材料层合板有限元模型,分析了含切口损伤复合材料层合板的拉伸失效行为,计算了含切口损伤复合材料层合板的剩余强度,确定了剩余强度与切口损伤状态的关系.计算结果与试验结果具有较好的一致性.     

含界面脱粘压电复合材料层合板的非线性动力稳定性分析

基于Reddy提出的板高阶剪切变形简化理论,研究了含界面脱粘损伤压电复合材料层合板非线性动力稳定性问题.首先,建立了分层模型,推导了考虑几何非线性、阻尼效应、纵向惯性力和力-电耦合效应的Mathieu方程,并且给出了该方程解的解析表达式.其次,通过典型算例讨论了界面脱粘损伤以及反馈控制力对该层合板动力不稳定区域、纵向、横向共振频率和最大"牵引"深度的影响.由典型算例讨论可知:随着层合板界面脱粘损伤的扩大,其动力稳定性能逐渐减弱,其中在损伤较小时,反馈控制力对智能结构几乎没有影响;而在损伤比较大的情况下,反馈控制力将能有效地减少动力不稳定区域重合面积.     

含椭圆孔的变角度复合材料层合板的屈曲性能研究

本文利用变角度复合材料的纤维方向角可沿平面位置任意连续变化的特点,提出在孔附近采用与孔同心的椭圆曲线作为纤维铺设路径的层合板铺层方案,以改善含椭圆孔的层合板的孔边应力集中,进而提高层合板的抗屈曲性能．主要研究内容有：利用ABAQUS软件分析本文提出的孔边特殊铺层方式下变角度复合材料层合板的面内应力分布及屈曲性能,通过与传统直线铺层方式以及线性变角度铺层方式进行比较,说明了本文提出的新铺层方式的优越性,并详细分析了椭圆孔的离心率、开孔尺寸及开孔方位对层合板的屈曲临界荷载的影响．研究结果可为含椭圆孔的变角度复合材料层合板的结构设计和优化提供一定的参考．     

压电层合板热屈曲问题的精确分析

本文在作者们以前工作的基础上导出了热压电介弹性稳定性问题的控制微分方程，提出了热压电层合板热屈曲问题的数学和学解法。由于最后所得特征值问题的复杂性，热屈曲临界必须数值求解。文中对不同压电材非压电材料层构成的层合板作了具体计算，考虑了压电性对屈曲温度的影响。     

复合材料脱层梁的屈曲分析

本文研究了具有任意位置透型脱层的复合材料梁的屈曲问题。基于弹性理论建立了复合材料脱层梁的基本方程式。对脱层梁进行了分区处理,利用B样条函数作为位移型函数的基函数,方便地描述了脱层长度、脱层位置。考虑边界条件、区间位移连续性条件和弯矩剪力的平衡条件以及纵向内力的附加条件,对基本方程式进行了求解。得出了脱层位置不同,脱层长度不同的屈曲荷载的变化规律,并与轴对称脱层时的屈曲荷载进行了比较,认为层合梁考虑脱层对屈曲的影响是非常必要的。     

层合板分叉方程的Lyapunov—Schmidt约化分析

采用广义傅立叶级数法建立了具有弹性约束的复合材料矩形层板在面内载荷作用下的非线性稳定性控制方程,并简化为矩阵形式。利用分叉理论和泛函知识,对有限维的该分叉方程进行了Lyapunov-Schmidt约化,获得了三种典型的分叉图形式,同时指出当非齐次项等于零时必然发生分叉。数值计算结果表明了三种分叉图分别所对应的典型的力学模型,主要因素在于边界条件、铺层方式及初始缺陷三方面。     

含分层损伤的变角度纤维层合板后屈曲力学行为研究

变角度（Variable angle tow,简称VAT）纤维复合材料层合板的纤维方向能够连续变化．相较于传统的直线纤维层合板,此类层合板通过刚度变化,整体的屈曲性能可以得到很大的提升．本文利用ABAQUS 自带的粘结单元(Cohesive Element)对预制圆形分层的变角度纤维复合材料层合板进行了后屈曲力学行为研究,得出载荷位移曲线,以及分层裂纹萌生和扩展的情况．然后本文分析了预制分层尺寸对板的刚度、前后屈曲阶段和裂纹萌生及扩展的影响．最后通过变角度纤维层合板和直线纤维层合板的后屈曲力学行为进行对比,深入探索了变角度复合材料层合板在抵抗分层裂纹萌生和扩展方面的优势．     

反对称铺设复合材料层合板非线性后屈曲分析

基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对分析结果的影响。采用摄动法将无量纲的非线性控制方程及边界条件展开成一系列非齐次线性摄动方程组,分析各阶摄动方程的通解与特解的构造,并逐次求解,建立了反对称铺设复合材料层合板受单向均布压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。进而运用ABAQUS软件对复合材料层合板在面内压缩载荷作用下的屈曲和后屈曲进行有限元分析,结果表明理论解与ABAQUS结果十分接近,验证了理论解的正确性。在此基础上进一步讨论了铺设角度、铺设层数和拉弯耦合效应等对层合板后屈曲性能的影响。研究发现层合板的屈曲载荷受铺设角度与层数的影响较为显著,而拉弯耦合效应使板的屈后强度大大降低。     

多层层合板圣维南问题的解析解

将哈密尔顿体系理论引入到多层层合板问题之中，建立了一套求解该问题的横向哈密尔顿算子矩阵的本征函数向量展开解法，并成功地求解出圣维南问题的解析解．进一步显示了弹性力学新求解体系的有效性及其应用潜力     

含脱层损伤复合材料层合梁的冲击动力屈曲

针对含初始缺陷和脱层损伤的复合材料层合梁的轴向冲击动力屈曲问题进行了分析。基于Hamilton原理导出了考虑初始缺陷、轴向和横向惯性、横向剪切变形以及转动惯性影响时含脱层损伤复合材料梁的非线性动力屈曲控制方程;基于B-R准则,采用有限差分方法求解了受轴向冲击载荷作用下含脱层损伤复合材料梁的动力屈曲问题;讨论了冲击速度、初始几何缺陷、铺层角度以及脱层长度等因素对复合材料层合梁动力屈曲的影响。     

中厚矩形板的非线性动力屈曲分叉

建立考虑横向剪切与转动惯量影响的矩形板的动力控制方程，应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法将其化为Ｍａｔｈｉｅｕ方程，然后根据Ｌｙａｐｕｎｏｖ－Ｓｃｈｍｉｄｔ方法得到了系统在参数激励下的１／２亚谐分叉特性，并给出了四边简支与四边固支弹性薄板的非线性动力屈曲分叉条件。     

3D复合材料中脱层的屈曲和后屈曲分析

利用ｖｏｎ Ｋａｒｍａｎ非线性薄板理论，借助Ｔａｙｌｏｒ级数展开方法，求解了３Ｄ复合材料中圆形薄膜脱层的屈曲和后屈曲问题，其中着重分析了横向纤维搭桥约束作用对脱层屈曲性能的影响。大量的计算和分析发现，与无搭桥脱层的特征不同，纤维搭桥不仅起到了抑制脱层演化发展的作用，而且也会导致脱层屈曲模态的突变，从而大大改善了结构性能，提高了结构的剩余强度和使用寿命。     

压电体表面金属电极脱层的屈曲分析

基于弹性有限变形理论和电弹性体偏场理论,对半无限压电体及其表面电极层间存在穿透脱层的屈曲问题进行了分析. 采用平面应变模型,在脱层远处作用有平行于脱层的应变载荷. 使用Fourier积分变换,应用脱层界面的连续条件和电极表面的边界条件将问题归为第2类Cauchy型奇异积分方程组. 利用Gauss-Chebyshev积分公式将奇异积分方程组变为齐次线性代数方程组,以确定临界应变载荷. 通过数值算例,给出了底层为PZT-4材料、电极为金属Pt在不同的脱层长厚比时的临界应变载荷和屈曲形状,分析了压电体的压电、介电效应对屈曲载荷的影响. 另外给出了脱层屈曲时,脱层尖端奇异性振荡因子随不同脱层长厚比的关系曲线.