变刚度复合材料层合板的力学性能

基于Altair HyperWorks软件二次开发平台,开发了一种层合板变刚度铺放有限元建模工具,并利用该工具对纤维曲线铺放形式的变刚度层合板进行了有限元建模。在平面静力载荷作用工况下,对比直线纤维层合板与变刚度层合板的不同应力分布,得到了应力分布与纤维角度、纤维铺放密度之间的关系;另外,在压缩载荷作用工况下,对比研究了直线纤维层合板与变刚度层合板的临界失效载荷,研究发现变刚度层合板的失效载荷提高了12.68%。纤维的变角度铺放提高了构件的可设计性,增强了其抗失效性能。     

云纹法研究复合材料层合板应力集中

应用云纹法和电测法测试带圆孔复合材料层合板的应力集中系数，分析了孔径板宽比Ｄ／Ｗ对孔边应力集中的影响。     

层间滑移对复合材料层合板自由振动的影响

讨论了层间的粘贴状况－剪切滑移对复合材料层合结构自由振动的影响。通过引入剪切变形函数,结合界面剪切滑移条件,建立了能反映全部界面条件和板面条件的位移场。位移场形式简单,位移变量不随层数增加,其运动方程方便地反映了层间粘贴状况的影响。算例表明层间粘贴状况对层板基频的影响非常显著,且随层数增加而加剧。     

复合材料层合板设计参数探讨

从合层板的弯曲刚性出发,提出了复合材料层合板的结构设计的思想和方法,并讨论了层合板的弯曲刚性与积层用材料,纤维配向角、积层层数等之间的关系。别外对怎样选择各种参数,从而达到设计目的,为设计和应用复合材料层合板提供了一定的理论指导。     

阶梯形修理复合材料层合板拉伸性能研究

为获得不同参数对阶梯形修理结构拉伸力学性能的影响,本文开展了试验研究.针对铺层数目为8层的复合材料层合板,分别研究了阶梯数目为2个、4个和8个的无附加层的情况.另外针对4个阶梯的情况,研究了附加层数目的影响.作为对比,对相同修理区大小情况下的斜切形挖补修理结构也进行了测试.结果显示,对阶梯形修理结构,拉伸强度随阶梯数目的增加而增加,当阶梯数目由2个增加到8个时,修理接头的强度恢复率由36%增加到67%.通过引入附加层能够有效的提高修理结构的强度,但随着附加层的引入以及附加层数目的增加,修理结构强度的分散性变大.阶梯形修理和斜切形挖补修理的对比显示,相同修理面积的情况下,由于斜切形挖补修理能够提供更加均匀的胶膜应力分布,斜切形挖补的修理效率要高于阶梯形修理,相比4个阶梯的阶梯形修理,斜切形挖补修理强度能够提高25%.最后,根据修理接头表面各点的应力/应变分布规律,获得了拉伸载荷作用下修理接头的失效机理和失效过程.     

具有初始非线性层合板的粘弹性屈曲

本文选用一种既考虑材料的蠕变特性,又考虑材料在初始状态具有非线性的本构关系,对玻璃钢复合材料层合板的屈曲问题进行了计算与分析。计算中采用了加权残值法及迭代法,由此得到了一些重要曲线及结论。     

纤维增强复合材料层合板刚度退化研究

复合材料在许多领域都有着非常广泛的应用.基于复合材料层合板损伤理论,对纤维增强复合材料层合板在疲劳载荷作用下的刚度退化过程进行了阐述,对层合板刚度退化不同阶段的损伤机理进行了系统的分析,在此基础上总结了损伤各阶段的分析模型.通过对损伤机理的分析,综合考虑纤维断裂和基体损伤的影响,提出层合板刚度退化二阶段统一的计算模型.     

含孔复合材料层合板拉伸强度研究

对含孔复合材料层合板的破坏模式和拉伸强度进行了研究,考查了孔的直径和形状对层合板强度的影响.通过实验研究,测量出含孔层合板的强度.利用有限元软件ABAQUS的子程序USDFLD建立了逐渐损伤失效模型,对层合板的强度进行了数值模拟.研究结果表明,数值模拟得到的强度值和实验测量的强度值吻合较好,文中建立的数值模型可以有效地预测含孔层合板的强度.     

含孔复合材料层合板失效准则研究

基于最大应力准则、Hashin准则、Hill-蔡强度理论、Ye-分层准则、Chang F K准则等失效准则,提出了一个新的预测含孔层合板的失效准则-混合准则。基于该准则和Hashin三维失效准则及相应的材料性能退化模型,建立适用于含孔复合材料层合板的强度分析方法。采用该方法分别对T300/BMP316和T300/KH-304两种材料的含孔层合板拉伸强度进行预测,与试验结果对比表明：T300/BMP316含孔层合板和T300/KH-304含孔层合板静强度的预测值与试验值的最大误差分别为6.28%和2.32%,初步证明了该方法的有效性与合理性,及混合失效准则的优越性。     

复合材料层合板低速冲击损伤阻抗性能影响因素研究

基于复合材料层合板的结构特点及典型损伤和破坏模式,建立了基于ABAQUS有限元软件的复合材料层合板低速冲击模型.与实验数据对比结果表明,该模型可以准确地模拟复合材料层合板低速冲击损伤阻抗特性.采用该有限元模型,研究复合材料层合板的铺层材料面内性能和铺层角度等参数对其在低速冲击作用下损伤阻抗性能的影响规律.分析结果表明,提高铺层纤维方向拉伸模量可明显提升其抗冲击损伤能力,在复合材料层合板中增加±45°铺层数量能明显提升其抗分层能力,而提高其它方向弹性模量对复合材料层合板低速冲击损伤阻抗性能的影响不明显.     

初始缺陷对单层柱面网壳稳定性的影响

通过结构非线性分析程序ＳＮＡＰ，利用“一致缺陷模态法”对单层柱面网壳结构进行了全面和系统的初始缺陷分析，选取了不同几何尺寸的单层柱壳，不同的荷载分布形式，考虑不同大小的初始几何缺陷，最后着重讨论了初始缺陷对单层柱面网壳稳定性的影响，对单层柱面网壳结构的设计有一定的指导意义。     

复合材料层合板塑性区尺寸因子的研究

本文把复合材料层合板中第K层板裂纹尖端附近应力场的表达式代入Tsai—Hill准则,得到了复合材料层合板中第K层板裂纹尖端附近的塑性区尺寸因子的公式,从而可以确定其塑性区尺寸,这为在复合材料层合板中运用断裂力学判据提供了条件。     

复合材料层合板热弯曲杂交单元

根据Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ原理建立了复合材料层板杂交元,用于层板热弯曲分析。通过选取应力参数,满足了层间剪应力连续和层板表面条件。通过算例验证了本文单元收敛性好、不闭锁和具有广泛的适用性。     

多层复合材料层合板弯曲模量的计算

本文给出了对称多层复合材料层合板弯曲模量的计算公式,该公式物理意义明确,使用方便.     

任意直四边形复合材料层合板振动特性研究

为研究任意直四边形板的振动机理,本文基于一阶剪切变形理论推导任意直四边形复合材料层合板的振动控制方程和一般弹性边界方程,并采用无网格法对方程进行离散化处理得到结构的振动特征方程,同时结合移动最小二乘法对离散化的振动特征方程进行求解.在验证了所建模型的正确性和收敛性的前提下,研究了材料杨氏模量比、结构边界条件、结构纤维铺...     

复合材料层合板的多脉冲混沌动力学研究

利用非自治系统的广义Melnikov方法研究了受面内与横向简谐激励共同作用的四边简支复合材料层合矩形板的多脉冲混沌动力学行为。基于含有多个相互耦合非线性项复合材料层合板的二自由度非线性常微分运动控制方程,利用非自治系统的广义Melnikov方法,从理论上证明了复合材料层合板存在多脉冲混沌运动,并根据理论结果作了相应的数值模拟研究,进一步验证了所得出的结论。     

复合材料层合板粘弹性本构方程

本文从连续介质力学角度，用宏观哈象理论，给出了复合材料层结构变温下的线性粘弹性本构方程的一般形式，并将本构方程在时间域上离散，采用线性拉格郎日插值函数，导出积分型本构方程的递推公式，便于实际工程问题求解。     

纤维增强复合材料层合板弯曲挠度

本文采用变尺度法求解承受横向载荷的纤维增强层合板弯曲挠度的优化设计。这是无约束的优化问题，一维索使用０．６１８法，用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制了计算程序。     

精确的复合材料层合板有限元模型

基于两个剪切变形函数,建立了精确的复合材料层板有限元模型。本文模型具有一般形式的二维板壳理论的位移场,但能精确满足层板界面的连续条件及板面的载荷条件,同时有限元模型的节点自由度数为确定值,不随层数的增加而增加。数值结果与精确解比较,表明了本文模型的收敛性和高精度。