复合材料加筋板剪切屈曲与后屈曲承载特性

采用试验、工程算法及有限元方法研究了复合材料加筋板剪切性能。首先进行了剪切试验,试验结果表明：加筋板失效模式为筋条脱粘、蒙皮局部破损,加筋板的破坏载荷是屈曲载荷的1.14倍。然后,对工程算法进行修正,提出了一种计算屈曲载荷的快速分析方法;工程算法得到的屈曲载荷相对误差为3.53%。最后,建立了有限元模型,模型考虑了试验件与夹具的连接;通过有限元方法得到的屈曲载荷、屈曲模态及破坏模式与试验结果一致;与试验相比,屈曲载荷、破坏载荷的相对误差分别为2.21%、14.4%。     

复合材料加筋结构剪切屈曲模态分析

复合材料加筋壁板逐渐应用于大型飞机机身及机翼结构,采用试验和有限元的方法研究了加筋壁板结构的剪切屈曲特性。通过剪切试验获得加筋壁板结构的屈曲载荷和破坏载荷,结果表明当结构达到屈曲状态时并不会立马丧失承载能力,屈曲载荷占破坏载荷的81.8%。对比含夹具和无夹具的剪切屈曲载荷可知,夹具对加筋板的屈曲稳定性影响较大,在进行仿真模拟时,忽略夹具可能导致严重的错误。同时,边界条件的差异会导致结构的屈曲稳定性发生改变,夹具的强弱会影响结构的传力路径,合适的边界条件可以极大地改善结构的稳定性。     

复合材料加筋壁板轴压屈曲稳定性研究

为研究复合材料加筋薄壁结构在轴向压缩载荷下的稳定性能,应用有限元软件MSC.PATRAN／NASTRAN对该型结构建模并进行屈曲计算,得到结构的失稳屈曲临界载荷和屈曲模态;通过对复合材料加筋壁板进行轴向压缩试验,对其屈曲形式、失稳载荷、破坏过程及破坏载荷进行了研究,试验所得局部屈曲载荷与计算结果较吻合,说明建模方法的合理性。试验分析表明复合材料加筋壁板具有较强的后屈曲承载能力,可以用有限元模拟方法来对该型结构的稳定性能进行分析。     

非线性有限元素法分析复合材料加筋板壳的失稳特性

应用增量形式的拉格朗日列式，对上有纵、横向加筋迭层圆柱壳，受外载及湿、热载荷联合作用下的稳定性进行了非线性有限元分析，并应用Ｓａｎｄｅｒ壳体理论及横向剪切的影响，，推导了矩形壳元及与该壳元变形相协调的直梁元和曲梁元的切线刚度矩阵，温度、湿度的等效载荷列编制了ＦＯＲＴＲＡＮ计算程序，给出了一些计算实例。     

复合材料夹层板的塑性屈曲

本文采用各向同性强化的塑性流动理论，建立了正交各向异性软夹心的夹层板塑性屈曲方程，并计算了四边简支矩形夹层板塑性屈曲临界载荷。     

分层损伤复合材料加筋层合板屈曲和后屈曲性态研究

基于板的一阶剪切理论和Von—Karman大挠度理论，提出了合嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩荷载作用下的前、后屈曲分析的有限元方法，并推导了相应的有限元列式，分析中还考虑了分层前缘的闭合接触效应．通过典型算例，研究了复合材料加筋层合板的屈曲和后屈曲性态与加强筋的分布、分层形状、分层位置及分层大小等因素的关系．     

斜削型筋条复合材料加筋壁板轴压屈曲分析

复合材料加筋壁板大量应用在飞机结构中而斜削型筋条加筋壁板由于其特殊的偏心结构使得其与常规的贯通型筋条加筋壁板有着不一样的屈曲载荷。以斜削型筋条复材加筋壁板为例,通过试验、工程算法、有限元法三种方法对其屈曲模式进行分析对比分析三种方法所得结果,得出斜削型筋条对加筋壁板屈曲载荷的削弱作用在30%左右,工程算法保守量为11%左右。     

考虑桥联影响的含分层损伤复合材料夹层板屈曲分析

基于Zig-Zag模型和Mindlin一阶剪切理论,给出考虑桥联影响的具有表板与芯体分层的复合材料夹层板屈曲分析有限元方法,并以单向受压下含分层复合材料夹层板为例,讨论了桥联刚度、铺设角、损伤区大小对复合材料夹层板屈曲特性的影响。通过典型算例的参数讨论发现,当桥联刚度达到某一特定值时,含损复合材料夹层板的屈曲临界力和模态出现跳跃,其中由局部失稳转为混合失稳模态时,其临界力的跳跃幅度最大,故若合理利用桥联刚度,设计可提高含损复合材料夹层板的抗屈曲能力。     

加筋板的局部屈曲

本文提出一个统一的三角级数作为弹性边界矩形平板和圆柱曲板的挠度函数,用位能原建确定在轴压,剪切和侧压作用下板的临界载荷,并用这一级数和分区广义变分原理确定受上述载荷作用时纵横加筋平板和圆柱曲板的局部屈曲临界载荷。通过算例研究了筋或边界抗扭刚度以及筋的非均匀分布对临界载荷的影响。计算表明所用级数的收敛速度较快。     

考虑初始缺陷的加劲板的非线性稳定性

实际板壳结构中的初始缺陷会影响结构的安全性和稳定性.以某实际钢结构工程为研究背景,重点考虑初始缺陷的影响,研究了不同的缺陷大小、加劲形式、加载方式及边界条件下,加劲板的非线性稳定性情况.结果表明：对于四边简支板,板的厚度越小,缺陷的影响越明显;初始缺陷相同,扁钢的非线性应力值最大;单边加载状况下,初始缺陷对板的非线性稳定性影响较大;初始缺陷对四边简支和四边固结加劲板的影响较平稳.     

抗弯刚度比对加劲板屈曲性能的影响

以一大型薄壁钢结构的加劲板为研究对象,采用有限元方法,考虑了13种不同的刚度比、多种不同的加劲肋布置方式以及边界条件等因素,分析了加劲板线性屈曲和非线性屈曲性能.抗弯刚度比对加劲板的屈曲性能影响显著,加劲板最佳抗弯刚度比将其线性屈曲模态划分为整体屈曲和局部屈曲,其值为10～20.加劲板非线性屈曲荷载随抗弯刚度比增大而提高.另外,在加载方向增加加劲肋布置可以提高加劲板局部屈曲荷载,在非加载方向增加加劲肋布置对加劲板的局部屈曲性能影响较小.     

复合材料加筋板多失效模式可靠性分析

复合材料加筋板在轴向压缩的曲屈过程中,存在多种失效模式,对整体的可靠度有不同影响.本研究利用ABAQUS软件,建立由shell-solid单元组合的复合材料加筋板渐进失效模型,并基于Quads和Hanish失效判据,用Cohesive单元来模拟胶层,通过对模型轴向加位移的弯曲情况,确定刚心位置后,进行轴向加载仿真实验.通过有限元模拟方法,用均次一值二矩法计算可靠度,分析曲屈失效过程,影响可靠度的主要因素为静力.通过灵敏度分析,归一化计算,得到材料不同弹性模量对复合材料加筋板模型的基体失效、纤维失效、界面层失效和静力失效的贡献率.由失效判断指标可知,纤维失效是造成复合材料加筋板结构整体失效的主要因素,由灵敏度分析结果可知是影响基体失效、纤维失效、界面层失效的主要因素.     

含分层损伤的复合材料加筋层合板的非线性热屈曲分析

给出了材料性质与温度有关的含分层损伤的复合材料加筋层合板的增量求解形式的有限元列式,并计算了含分层损伤的加筋层合板的热屈曲问题．计算结果表明,材料性质随温度变化的特征、加筋形式和分层大小对加筋层合板的热屈曲温度有显著影响．     

先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析

基于精细三角形Mindlin板单元构造了用于先进复合材料格栅加筋圆柱壳体稳定性分析的三角形复合材料加筋平面壳单元.肋骨和蒙皮采用了相同位移插值形函数,保证两者变形协调性的同时,又放松了肋骨转动的约束.肋骨放置的数量、位置和角度可以任意,为结构的单元网榕剖分带来了很大便利.通过算例验证了该协调独立转角加筋板壳单元的有效性,特别是在分析高肋格栅结构时有较高的精度.最后分析了内外加筋形式对等格栅加筋柱壳稳定性的影响.     

超音速下梯形复合材料层合板的气动热弹性分析

发展了有限元分析方法,对超音速环境中梯形复合材料层合板的气动热弹性问题进行了研究。考虑可压缩流和斜激波的影响,采用一阶活塞理论来表示气动压力。针对复合材料层合板的不规则结构,以及由于气动加热而产生的复杂温度分布,利用有限单元法,建立梯形复合材料层合板的热传导方程和气动热弹性耦合运动方程。通过热传导方程得到板的温度分布,再结合气动热弹性运动方程分析梯形板的气动热弹性特性。通过数值计算,研究了气动加热和铺设角对超音速下梯形板的固有频率和模态的影响。     

含分层损伤复合材料加筋板动力响应分析接触效应

基于考虑一阶剪切效应的复合材料层合板单元和层合梁单元,提出了含嵌入圆形分层损伤的复合材料加筋板非线性动力响应有限元分析方法,其中包括采用A dam s应变能法与R ay le igh阻尼模型相结合的方法,构造了相应的阻尼阵列式;建立了一种H ertz型非线性动力接触界面单元模型,有效地解决了含分层损伤的复合材料加筋板,在进行动力响应分析时,低阶模态中在分层处出现的上、下子板不合理的嵌入现象;提出了含损伤结构的动力响应的精细积分法.在上述分析模型和方法的基础上,通过对典型数例的分析和讨论表明,在含分层损伤加筋层合板动力响应分析时,必须考虑分层子板间真实的接触状态.