濕熱條件下復(fù)合材料層合板的屈曲行為及其分散性研究.pdf

1、在工程應(yīng)用中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)經(jīng)常處于惡劣的環(huán)境中，例如溫度的急劇變化、潮濕的外部空間和內(nèi)部應(yīng)力等復(fù)雜的濕熱力作用，導(dǎo)致其力學(xué)性能減弱，從而影響結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。此外，原始材料的分散性及制造工藝、環(huán)境等各種因素的交叉影響，導(dǎo)致復(fù)合材料內(nèi)部不可避免地存在許多隨機(jī)分布的缺陷，這些都將導(dǎo)致復(fù)合材料性能具有較大的分散性，進(jìn)而在一定程度上降低了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的可靠度，限制了其應(yīng)用和發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，本文做了如下工作：
　　1、簡述了濕熱環(huán)境下

2、復(fù)合材料層合板的屈曲行為及其分散性的研究現(xiàn)狀。
　　2、基于經(jīng)典的Von Karman平板理論，運(yùn)用Hamilton原理推導(dǎo)出層合板在溫度場下的運(yùn)動方程，進(jìn)而得出臨界熱屈曲溫度的求解公式。利用MATLAB計算層合板在均勻溫度場及非均勻溫度場下的臨界屈曲溫度，討論了均勻溫度場下邊界條件和鋪層角度對臨界屈曲溫度的影響；以及非均勻溫度場下熱源位置和振動模態(tài)對臨界屈曲溫度的影響；并通過ANSYS對上述結(jié)果進(jìn)行驗證。
　　3、考慮到溫

3、度和濕度的耦合作用，推導(dǎo)出層合板的面內(nèi)臨界屈曲載荷求解公式，通過與參考文獻(xiàn)中的固有頻率和面內(nèi)臨界屈曲載荷進(jìn)行比較，驗證目前方法和程序的準(zhǔn)確性。具體研究了不同邊界條件下非均勻濕熱分布對層合板臨界屈曲濕度和面內(nèi)臨界屈曲載荷的影響；以及不同濕熱分布形式對層合板臨界屈曲濕度和面內(nèi)臨界屈曲載荷的影響。
　　4、基于復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)，推導(dǎo)出層合板的平均熱屈曲溫度公式，在此基礎(chǔ)上使用一階攝動法，得出熱屈曲溫度的分散性求解公式。應(yīng)運(yùn)MATLAB

4、求解固有頻率的平均值和分散系數(shù)，并與參考文獻(xiàn)中的數(shù)值結(jié)果進(jìn)行對比，驗證研究方法的正確性。
　　5、將系統(tǒng)參數(shù)：材料性能、熱脹系數(shù)、纖維體積分?jǐn)?shù)和鋪層角度分別作為獨(dú)立的隨機(jī)變量，基于一階攝動法，利用 MATLAB得出了TID和TD兩種層合板的熱屈曲溫度的二階統(tǒng)計：平均值和方差。具體討論了：幾何尺寸、鋪層角度和邊界條件對平均熱屈曲溫度的影響。研究了纖維彈性模量、基體彈性模量、纖維體積分?jǐn)?shù)、纖維熱脹系數(shù)和基體熱脹系數(shù)等分別作為隨機(jī)變量時

5、，對熱屈曲溫度分散性的影響情況。當(dāng)鋪層角度作為隨機(jī)變量時，針對鋪設(shè)角度為[θ/θ/θ/θ]的層合板，對比了板的表層和里層對其熱屈曲溫度分散性的影響程度。此外，對于鋪設(shè)角度為[0/θ/θ/0]的層合板，研究了不同鋪層角度下SSSS、CSCS和CCCC三種邊界對層合板熱屈曲溫度分散性的影響情況，分析了影響熱屈曲溫度的分散性的具體因素。
　　6、在熱屈曲溫度的分散性問題研究中，所有的數(shù)值結(jié)果均由一階攝動法和Monte-Carlo法分別得