封閉截面復合材料夾芯薄壁桿件的數(shù)值方法研究.pdf

1、復合材料因其具有高比強度、高比模量和質(zhì)量輕的特點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、化工以及土木工程等領(lǐng)域中。薄壁桿件是其應(yīng)用時的重要結(jié)構(gòu)形式，在工程中的應(yīng)用日益廣泛，它更是未來復合材料橋梁構(gòu)件的主要形式之一。本文對復合材料薄壁桿件結(jié)構(gòu)提出了一個復合材料薄壁桿件理論的分析通用方法，并在其基礎(chǔ)上，建立了一種復合材料夾芯薄壁桿件結(jié)構(gòu)的數(shù)值計算方法，即利用電子計算機輔助設(shè)計軟件Matlab進行程序設(shè)計來實現(xiàn)理論方程的數(shù)值求解。 ⑴對提出的復合材料

2、薄壁桿件(復合材料薄壁箱梁)計算理論進行了歸納整理。用柱殼無矩理論來分析，列出相應(yīng)的廣義本構(gòu)方程。由最小勢能原理導出問題的平衡控制方程和邊界條件，探討了問題的求解。 ⑵根據(jù)復合材料薄壁桿件理論，對于復合材料夾芯箱梁建立了一種組合模型，給出了兩表層和夾芯層的變形描述，引入各自的本構(gòu)關(guān)系，求出總勢能泛函，由最小勢能原理導出復合材料夾芯薄壁桿件的平衡控制方程和邊界條件。并且根據(jù)工程需要具體地計算出了復合材料夾芯薄壁箱梁等效本構(gòu)方程的剛

3、度矩陣，全面地探討了方程的解耦和求解，對具體問題的理論結(jié)果給出了求解全過程。 ⑶根據(jù)薄壁桿件理論、復合材料薄壁桿件理論和復合材料夾芯薄壁桿件理論，進行平衡控制方程數(shù)值方法的研究，主要通過高性能數(shù)值計算和可視化軟件Matlab程序設(shè)計來實現(xiàn)方程的解法，實現(xiàn)復合材料夾芯箱梁的拉伸與壓縮、彎曲的數(shù)值解，應(yīng)用于實際工程。 ⑷利用自編的Matlab程序?qū)匦螐秃喜牧蠆A芯薄壁箱梁的各層間應(yīng)力進行分析，分別包括軸拉、彎曲的分析計算，通