二維編織復(fù)合材料曲板穩(wěn)定性分析及試驗(yàn)方法研究.pdf

1、二維編織復(fù)合材料柱形曲板具有外形流暢、抗彎抗扭性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶和土木工程等領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)用中，曲板經(jīng)常受到軸向壓縮載荷，失穩(wěn)是需要重點(diǎn)關(guān)注的破壞形式。復(fù)合材料曲板穩(wěn)定性對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。本文應(yīng)用有限元及試驗(yàn)方法對(duì)二維編織復(fù)合材料曲板的穩(wěn)定性開(kāi)展了研究。
　　對(duì)軸壓載荷下二維編織復(fù)合材料曲板穩(wěn)定性進(jìn)行了有限元分析，應(yīng)用有限元軟件 Abaqus中的特征值法及弧長(zhǎng)法對(duì)曲板進(jìn)行了屈曲及

2、后屈曲分析，得到復(fù)合材料曲板的屈曲載荷及模態(tài)。在采用弧長(zhǎng)法進(jìn)行分析時(shí)，將特征值屈曲模態(tài)作為初始幾何缺陷引入模型。結(jié)合分析結(jié)果，研究了半徑、弧長(zhǎng)、高度對(duì)復(fù)合材料曲板穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：曲板半徑增加，屈曲載荷降低；弧長(zhǎng)增加，屈曲載荷提高；曲板高度增加，屈曲載荷降低。
　　進(jìn)行了二維編織復(fù)合材料曲板穩(wěn)定性試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)了曲板四邊簡(jiǎn)支夾具，對(duì)5種不同構(gòu)型的二維編織復(fù)合材料曲板進(jìn)行了屈曲試驗(yàn)，并將有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)試驗(yàn)

3、件進(jìn)行了后屈曲試驗(yàn)研究了二維編織復(fù)合材料曲板的后屈曲行為。有限元與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　由于復(fù)合材料曲板穩(wěn)定性對(duì)缺陷敏感，應(yīng)用有限元與試驗(yàn)方法研究了常見(jiàn)典型缺陷對(duì)復(fù)合材料曲板屈曲性能的影響。建立了考慮安裝誤差的含典型缺陷曲板模型，缺陷類型包括復(fù)合材料曲板在制造過(guò)程中易產(chǎn)生的缺陷，如傾斜、厚度不均、翹曲。計(jì)算了曲板在軸壓載荷下的屈曲載荷及應(yīng)變分布情況，并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：傾斜與翹曲會(huì)使試驗(yàn)件屈曲載荷