BUCKLING AND POSTBUCKLING ANALYSIS OF ELASTO-PLASTIC FIBER METAL LAMINATES

The elasto-plastic buckling and postbuckling of fiber metal laminates （FML） are studied in this research. Considering the geometric nonlinearity of the structure and the elasto- plastic deformation of the metal layers, the incremental Von Karman geometric relation of the FML with initial deflection is established. Moreover, an incremental elasto-plastic constitutive relation adopting the mixed hardening rule is introduced to depict the stress-strain relationship of the metal layers. Subsequently, the incremental nonlinear governing equations of the FML subjected to in-plane compressive loads are derived, and the whole problem is solved by the iterative method according to the finite difference method. In numerical examples, the effects of the initial deflection, the loading state, and the geometric parameters on the elasto-plastic buckling and postbuckling of FML are investigated, respectively.     

具脱层的正交铺设圆柱壳的初始后屈曲分析

基于非线性弹性理论,建立了含脱层正交铺设圆柱壳的后屈曲控制方程,应用Koiter初始后屈曲理论和小参数摄动法,导出了系统的一阶和二阶摄动控制方程,以及相应的边界条件、位移连续条件和力平衡条件,然后逐阶求解.算例中,讨论了不同脱层深度和长度对脱层复合材料圆柱壳屈曲和初始后屈曲特性的影响,并与已有文献进行了比较.     

圆形脱层的轴对称屈曲及扩展分析

利用高阶摄动结合打靶法，分析了固支圆板在均匀径向力作用下的轴对称屈曲和过屈曲，所得结果与文（６）的ＦＥＭ结构吻合得很好，应用于薄膜－基底结构，研究了受压薄膜脱层的屈曲、扩展问题，得到了在一定的残余压应力作用下，脱层屈曲的临界尺寸Ｒｃ和扩展尺寸Ｒｇ。     

层合圆柱壳体表层局部分层屈曲及其扩展

应用能量法研究了对称铺层的闭合圆柱形层合壳体的表层局部分层屈曲问题;表层分层形式有三角形、椭圆和双纽线;分析了母层壳、子层壳的几何参数、物理参数同分层屈曲临界应变值之间的关系;给出了子层分层为椭圆的分层扩展的可能发生方向.     

湿热条件下具脱层压电层合梁的后屈曲及脱层扩展分析

考虑湿热条件、横向剪切变形、几何非线性和压电效应的影响,建立具脱层压电层合梁的本构关系和非线性平衡微分方程,采用有限差分法和迭代法对问题进行求解;在此基础上.应用Griffith准则,导出了脱层前缘处的能量释放率表达式,讨论了不同因素对压电层合梁后屈曲性能和脱层扩展的影响.     

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.      

ELASTO-PLASTIC DYNAMIC BUCKLING AND POSTBUCKLING OF SQUARE PLATES UNDER SOLID-FLUID SLAMMING

The elasto-plastic dynamic buckling and postbuckling phenomena ofsquare plates subjected to in-plane solid-fluid slamming are investigated.According tothe plate's response,the critical criteria for dynamic buckling,dynamic plasticity andplasti(?)collapse are defined,and the corresponding critical impulses are presented.Meanwhile,dynamic buckling modes and collapse models are observed.The effects ofdifferent boundary conditions and loading histories on the properties of buckling andpostbuckling are discussed.     

有限厚压电层表面金属电极脱层的屈曲研究

基于弹性有限变形理论和压电弹性体偏场理论,对上、下表面有金属电极的压电材料板内存在穿透脱层的屈曲问题进行了分析.采用平面应变模型,远处作用有均匀压应变载荷.用Fourier积分变换,界面连续条件和上、下电极表面的边界条件将问题归为第二类Cauchy型奇异积分方程组.利用Gauss-Chebyshev积分公式将该方程组变为一齐次线性代数方程组,以确定脱层屈曲载荷.算例给出了中间层为PZT-4,上、下电极为Pt的结构在不同脱层长厚比时的临界应变及相应屈曲形状.同时分析了压电层的机电耦合效应对临界应变的影响.     

脱层屈曲的高阶摄动解

本文用摄动法求解了三维复合材料中有纤维搭桥的圆形脱层的屈曲问题。搭桥纤维被简化为连续分布于脱层面上的线性弹簧。用Taylor级数展开法确定了每一级摄动方程用Bessel函数表达的解析解．给出了脱层屈曲临界载荷、挠度曲线与脱层半径、搭桥因子等的封闭关系式。根据这一结果并考虑脱层只能向一个方向挠曲的约束条件，可以进一步探讨脱层屈曲的特征。     

弹性直杆动态屈曲与后屈曲的实验研究

对传统的霍普金森压杆装置（ＳＨＰＢ）进行改进,用于研究弹性直杆的动态屈曲与后屈曲,并且分析了影响实验精度的因素。实验结果表明,在轴向应力波作用下弹性直杆的动态屈曲临界载荷明显高于静态的,并且在屈曲发生后,在直杆中有弯曲波产生,其波速大约为弹性剪切波的波速。     

层板脱层的能量释放率分析

含脱层的层板在承受压缩载荷作用时,很容易发生局部屈曲,导致脱层扩展和结构失效.本文利用可动边界变分问题对脱层扩展进行了分析,导出了脱层前缘各点处的能量释放率表达式.本文还对浅部椭圆脱层进行计算分析,指出:其能量释放率沿脱层边界有很大变化,脱层的扩展方向取决于脱层的形状、受载方式及铺层方向.     

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。     

ENERGY RELEASE RATE COMPONENTS ANALYSIS OF LAMINATES WITH EMBEDDED DELAMINATION

This paper is the continuation of the authors' previous investigation inwhich the formula of total energy release rate at each point along the delaminationboundary iS derived by using variational method of moving boundary.In the presentpaper,the analytical model is reformed and the individual components of energyrelease rate are derived in the form of plate theory.The circular delaminationembedded in circular laminates is analysed and some conclusions are obtained.     

三维编织复合材料渐进损伤的非线性数值分析

基于考虑纤维束相互挤压的八边形纤维束截面单胞模型,引入周期性位移边界条件,采用 细观非线性有限元方法,建立了三维四向编织复合材料的渐进损伤拉伸强度模型. 该模型考 虑了增强体纤维束纵向非线性剪切应力-应变关系,采用Hashin型损伤失效准则定义了纤维 束的典型损伤类型,并根据纤维束和纯基体相应损伤类型所造成的材料性能退化,模拟了不 同编织角试件各类损伤产生、扩展及材料最终破坏的整个过程. 模型数值结果与实验数据吻 合较好,证明了该模型的合理有效性. 探讨了组分材料剪切非线性、损伤对材料宏观非线性 本构行为的影响,结果表明：随着编织角增大,纤维束剪切非线性效应和累积损伤对材料非 线性力学行为的影响明显增强.     

轴压层合结构脱层屈曲及其扩展研究进展

脱层及其进一步扩展可以降低层合结构的强度．首先简单介绍了脱层的一般概念、起因及其分类．从一维脱层、二维脱层和柱壳脱层三个方面介绍了脱层问题的研究概况．指出拉弯耦合和横向剪切效应对脱层结构的屈曲载荷和后屈曲特性影响很大;对于不同的材料特性和尺寸比率,脱层结构的屈曲模态和最终承载能力也不同．最后提出了需进一步深入研究的问题      

三维五向编织复合材料渐进损伤分析及强度预测

基于五向编织复合材料连续体细观结构单胞,提出了材料的三维渐进损伤分析模型,采用非线性有限元方法并结合均匀化平均思想,建立了三维五向编织复合材料的强度预测胞元模型.经研究典型编织角材料在拉伸载荷作用下细观损伤的发生及演化过程,分析了材料的细观失效机理,获得了材料的宏观拉伸应力应变曲线和极限破坏强度,并详细探讨了工艺参数编织角对材料宏观力学性能的影响规律.     

ELASTIC BEHAVIOR ANALYSIS OF 3D ANGLE-INTERLOCK WOVEN CERAMIC COMPOSITES

A micromechanical model for elastic behavior analysis of angle-interlock woven ceramic composites is proposed in this paper. This model takes into account the actual fabric structure by considering the fiber undulation and continuity in space, the cavities between adjacent yarns and the actual cross-section geometry of the yarn. Based on the laminate theory, the elastic properties of 3D angle-interlock woven ceramic composites are predicted. Different numbers of interlaced wefts have almost the same elastic moduli. The thickness of ceramic matrix has little effect on elastic moduli. When the undulation ratio increases longitudinal modulus decreases and the other Young's moduli increase. Good agreement between theoretical predictions and experimental results demonstrates the feasibility of the proposed model in analyzing the elastic properties of 3D angle-interlock woven ceramic composites. The results of this paper verify the fact that the method of analyzing polyester matrix composites is suitable for woven ceramic composites.     

三维四向编织复合材料的拉伸尺寸效应研究

通过对三维四向碳/环氧编织复合材料的拉伸实验,观测了不同几何尺寸的试件的破坏模式和断口形貌,得到了材料在拉伸载荷下不同的破坏机理以及材料的力学性能与试件几何尺寸的相关性,研究表明材料随着内部单胞数量的增加材料的弹性模量递减,而剪切模量和泊松比递增的变化规律,通过体积平均法从理论上预报了材料的弹性性能,预报结果与实验结果相符,实验和理论所获结论为进一步进行材料的刚度和强度预报以及强度准则的建立奠定了必要的实验和理论基础.     

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.     

三维编织复合材料圆柱壳在外压作用下的屈曲分析

提出一种三维四向编织复合材料圆柱壳的细观力学模型,宏观上基于Reddy高阶剪切变形理论和广义Kármán型方程,采用奇异摄动法求解在固支边界条件下三维四向编织复合材料圆柱壳在外压作用下的屈曲和后屈曲.分析中同时考虑非线性前屈曲、大挠度和初始几何缺陷的影响.讨论了纤维体积含量、壳体几何参数等因素对圆柱壳屈曲行为的影响.