边界效应对反对称角铺设层合板稳定和振动问题的影响

Jones.R.M和Whitney.J.M利用Whitney解分析了四边为S_3简支边界条件下,耦合效应对反对称角铺设层合板稳定和振动问题的影响。关于在其它边界下的情形,还未见有报道。本文应用加权残值法,选取样条函数——三角级数为试函数,计算了两对边为筒支,另两对边为各种支承的反对称角铺设层合板的屈曲载荷和振动频率。分析了由于边界条件不同所产生的边界效应对其屈曲载荷和振动频率的影响,得到了许多有意义的结果。     

用样条配点求解反对称角铺设层合板的瞬态响应

本文应用样条配点法以三次B样条函数为时域函数的试函数,求解了反对称角铺设层合板的动力响应问题。在若于算例中,对于各种边界条件,选择样条函数作为振型函数,用样条配点法求出了结构的动力响应量,并与NewmarK法进行了比较。     

用样条配点求解反对称角铺设层合板的瞬态响应

应用样条配点法以三次B样条函数为时域函数的试函数，求解了反对称角铺设层合板的动力响应问题。在若干算例中，对于各种边界，选择样条函数作为振型函数，用样条配点法求出了结构的动力响应量，并与Newmark法进行了比较。     

反对称角铺设夹层板的稳定与振动

用解析法求解简支边界条件下以角铺设层合板为面板的反对称铺设复合材料夹层板的弹性屈曲和横向振动问题,导出了对应于Hoff型夹层板理论的临界载荷和固有频率的计算式。     

有拉-弯耦合效应时复合材料接头的胶层应力分析

本文对存在拉-弯耦合效应(B_(11)≠0)的复合材料反对称正交层合板的胶接接头进行了研究和分析。推导了接头承载时胶层应力的微分方程,并以平衡型接头(E_α=E_1,t_α=t_1)为例,计算和分析了反对称正交铺设层合板在两种不同胶接情况下以及层数变化时,耦合效应对接头胶层应力分布的影响,得出了一些有意义的结论,为工程中复合材料接头的设计提供了参考依据。     

纤维增强复合材料层合板的屈曲载荷

本文采用双五次B一样条函数,借助于离散型最小二乘配点的加权残数法,分析了简支、固支等多种边界条件下特殊正交各向异性及对称角铺设复合材料层合板在面内承受轴压及剪切力的屈曲载荷。其中这两种层合板的剪切屈曲载荷是首次算得的。计算表明,用样条函数作为加议残数法的试函数,和一般多项式相比,逼近精度高,收敛性及稳定性好,是一种分析复合材料层合板屈曲载荷的有效数值计算方法。     

随机参数反对称层合板响应的统计特性

工程结构中的复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质.如何研究随机参数层合板的动力响应,这对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义.本文用随机摄动法,导出了求反对称层合板响应灵敏度的计算公式,研究了随机参数反对称层合板在确定性荷载下响应的统计特性.     

双参数地基上层合板屈曲问题的半解析解法

采用经典层合板理论,分析弹性地基上复合材料层合板在单向或双向受压时的屈曲特性,给出了相应的半解析计算格式.通过实际算例讨论了层合板纤维铺设角、地基参数、边界约束条件、板长宽比、弹性转动刚度等因素对其屈曲特性的影响.     

纤维增强复合材料层合闭合圆柱壳的优化与分析

本文对反对称角铺设方式的复合材料层合闭合圆柱壳在简支条件下的弯曲、稳定和振动性能进行了优化设计和综合分析。     

正交各向异性层合板弯曲问题的X样条有限条方法

本文以Whitney不均匀层合板理论为基础,运用X样条有限条方法,研究了正交对称铺设纤维加强层合板弯曲问题。适用于规则形状板、不规则形状板、各种边界条件下弯曲问题的计算。具有比现有有限元方法明显为高的计算效率。     

关于层合板柔度矩阵的讨论

R·M·琼斯在他所著的“复合材料力学”一书中,对层合板的柔度矩阵进行了讨论。指出在正交铺设和角铺设的两种情况下,层合板的柔度矩阵有如下形式[A′B′H′D′]琼斯进一步谈到,因为层合板的刚度矩阵是对称的,所以它的逆阵即柔度矩阵也是对称的。以此为理由,琼斯得出了H′必须等于B′的结论。本文指出,对于正交铺设和角铺设的层合板,琼斯关于H′=B′的结论虽然是对的,但其论证显然是错误的。因为在柔度矩阵也是对称的情况下,其子块B′未必对称,因此只能推出H′=B′~T,而不是H′必然等于B′的结论。琼斯此书在国内影响甚广,由于书中对柔度矩阵论证的弊病,致使国内有的复合材料力学教材中,错误地把H′=B′不加限制地当成层合板柔度矩阵的一般结论来论述,更扩大了错误。本文对正交各向异性简单层组成的层合板,论证了在一般情况下其柔度矩阵应该是[A′B′B′~T D′]而对琼斯一书中提到的各种正交铺设和角铺设层合板的柔度矩阵[A′B′B′D′]给出了严格的证明。     

高阶剪切变形理论下角铺设层合板的大挠度问题

本文根据Reddy的三阶剪切变形理论,导出了该理论下对称角铺设层合板非线性弯曲问题的控制微分方程组,并在四边固支边界条件下,用摄动法对上述微分方程组进行了求解。针对不同的层合板参数进行了大量的数值计算,并与经典弯曲理论下的结果进行了比较,得到一些有意义的结果。     

各向异性反对称层合板的强迫振动分析

本文用有限差分法和加权残数法分析了反对称层合板的强迫振动问题,比较两数值分析手段所得到的近似解,取得令人满意的结果。通过电算,得到在各种不同无量纲载荷作用下的无量纲位移反应变化曲线,从而解决了反对称层合板在定常激振外载荷作用下的强迫振动问题。     

以复合材料层合板为面板的夹层板皱屈计算

为分析复合材料夹层板面板的皱屈特性,本文首先讨论了弹性基础上反对称正交铺设层合板的稳定性计算。然后通过假定夹芯的位移模式,使夹芯的变形能与一等效弹簧系统变形能相等,求得夹芯的等效基础系数。最后,提出了一个对称皱屈载荷的计算公式。     

双参数地基上层合板屈曲问题的半解析解法

采用经典层合板理论，分析弹性地基上复合材料层合板在单向双向受压时的屈曲特性，给出了相应的半解析计算格式，通过实际算例讲座了层合板纤维铺设角，地基参数，边界约束条件，板长宽比，弹性转动刚度等因素对其屈曲特性的影响。     

用P型有限元分析层合板的应力

对于较厚的层合板,基于一般高阶理论的应力计算结果往往不能满足工程要求.用基于高阶理论的P型有限元法分析层合板的应力分布规律.位移场用Legendre多项式的积分进行插值,用维数缩减法把三维的层合板问题化成二维问题,用静力凝聚把单元内部自由度凝聚掉,这样可有效地计算各向异性材料层合板的应力分布.结果表明,采用P型有限元求解任意厚度、任意方向铺设的四边形复合材料层合板问题是可靠的.     

纤维复合材料层合板的鲁棒设计研究

提出一种复合材料层合板的优化设计和鲁棒设计分析方法.首先,以铺设角和厚度作为设计变量,可靠度指标作为目标,利用遗传算法求解层合板的优化问题.在此基础上,考虑设计变量或影响参量的变差,提出鲁棒设计准则以及求解方法.数值算例显示,通过减小结构响应相对于设计变量或参量的敏感度,可以补偿由变差引起的设计结果的不稳定.     

承载边简支,另二边为各种支承的正交异性层合板的屈曲载荷

本文用经典屈曲理论,求出在承受均布中面压力的两对边为简支,而沿其余两对边为不同支承条件的对称铺设之特殊正交各向异性矩形层合板的屈曲载荷,并给出实例进行分析,为这类层合板的工程设计提供了有关稳定性方面的理论依据。     

混杂方式对CF/GF/环氧混杂复合材料低速冲击性能的影响

针对复合材料抗低速冲击性能较差的不足,利用通用有限元软件ABAQUS建立了5种不同形式的混杂复合材料。利用基于刚度衰减的VUMAT子程序,对不同形式的混杂层合板进行了低速冲击仿真实验。结果表明:与纯碳纤维增强环氧树脂复合材料相比,玻璃纤维的添加可以提高材料的韧性,从而增加层合板的抗冲击性能;不同混杂方式的复合材料在承受冲击载荷时,吸收的能量不同,玻璃纤维靠近层合板表面铺设时吸收的能量最多,当玻璃纤维的布置靠近层合板上下表面时,材料的抗冲击性能提升最为明显。     

面内二维零膨胀混杂复合材料层合板设计

为使FRP结构在太空交变温度场下的热稳定性能要求,研究了面内二维零热膨胀混杂复合材料层合板设计理论.采用细观力学方法和经典层合板理论,分析层合板的纤维含量、混杂比及其铺层角等对层合板热膨胀系数的影响规律.建立了层内混杂复合材料层合板面内二维热膨胀系数设计理论.理论分析和实验结果表明,合理设计复合材料层合板的纤维含量、混杂比及其铺层,可以实现面内二维零膨胀.