非对称复合材料层板在面内载荷作用下的非线性横向变形或屈曲

本文利用广义富里叶级数法对非对称复合材料层板在面内载荷作用下的非线性横向变形或屈曲问题进行了分析。文中主要研究了四边简支边界条件下,非对称层板的铺层方式和面内载荷形式对横向变形的影响。通过求解非线性控制方程得到了层板的载荷—挠度曲线或特殊情况下的后屈曲平衡曲线。计算结果表明,对于大多数非对称复合材料层板在面内载荷作用下所产生的是横向变形问题,而不是分叉屈曲问题。     

轴压和热载联合作用下复合材料层板结构的非线性稳定性

本文研究了轴压和热载联合作用下复合材料层板和加筋板的稳定性问题。按照逐次修改的拉格朗日列式法建立了层板结构的非线性有限元方程,应用增量法和牛顿法混合求解。计算结果表明:材料性能随温度变化对单向层板、正交层板和某些角交层板的承载能力有较大的影响。      

求解层合板非线性屈曲问题一般方法的若干讨论

用广义傅立叶级数法建立具有弹性约束的复合材料层板在面内载荷作用下的非线性稳定性控制方程组后,讨论了非齐次项对方程组性质的影响,该非齐次项包含了所有的边界条件信息、外载信息及初始缺陷信息,可直接用作层板发生屈曲与否的判据。从数学上阐明了产生前屈曲耦合挠度的原因,并进一步从矩阵理论和非线性泛函两方面证明了前屈曲解的唯一性,进而提出了求解复合材料层板非线性稳定性问题的一般方法。     

复合材料迭层板柱状弯曲的非线性流固耦合动力响应分析

导出置于液面上的复合材料迭层板变形时流体作用力的近似表达式; 由Ham ilton 原理建立了考虑横向剪切变形以及流固耦合效应时迭层板的非线性动力方程; 采用差分方法求解了迭层板的非线性流固耦合动力响应; 讨论了不同载荷类型下流场深度及几何非线性对动力响应的影响。      

复合材料层板层间应力的非线性有限元分析

本文针对pipes-Pagano模型建立了基于修正的Hahn-T sai非线性本构关系的准三维非线性有限元模型。分析了由一种具有明显材料非线性的碳/环氧复合材料构成的[45/-45]_s角交层板和正交对称层板的层间应力分布。结果表明:和弹性模型结果相比,当承受相同载荷时,材料非线性的存在在一定程度上会引起层间剪应力的降低,但对层间正应力的影响并不明显。      

双轴载荷下缝合层板的强度预测

基于缝合层板单层单胞细观力学模型,研究了单层板在拉、压、剪下的力学特性。根据经典层板理论建立了缝合层板在双轴载荷下的强度模型,并考虑了缝合造成表面层和内部层刚度和强度的差异。通过有限元软件ABAQUS分析了双轴载荷多种工况下缝合层板的损伤演化过程,揭示了缝合层板的失效机理,获得了缝合层板在双轴载荷下的失效包络线以及对应比率载荷下的应力应变曲线。所预测的失效模式和失效强度与实验取得了较好的吻合。通过分析表明缝合层板单层在剪切载荷下表现出一定的非线性特性。多轴多向层板在双轴载荷下表现出较强的耦合性。     

板片空间结构地震反应的双重非线性时程分析

本文推导了三维桁元，梁元和三角形板壳元（ＤＫＴ元）在Ｕ．Ｌ．描述下的双重非线性切线刚度矩阵，通过对增量形式虚功方程作线性处理来减少计算量，对一个单层板片空间结构进行了地震反应的时程分析，文中着重分析了几何非线性和材料非线性对板片空间结构地震反应的影响，以及水平和竖向地震作用的影响。     

基于内变量损伤模型的复合材料板的后屈曲分析

基于Talreja张量内变量损伤模型,建立了复合材料单层板平面应力问题的损伤本构关系,进而导出了具初始挠度的考虑损伤效应的复合材料单层板的非线性压屈平衡方程。然后,将未知函数在空间上应用有限差分法离散,在时间上等分为小的时间段,且所有非线性项被线性化,整个问题采用迭代法求解。数值结果表明,损伤将导致结构刚度不断削弱,板的后屈曲变形将随着时间的增加而增加。     

纤维增强复合材料层板高速冲击损伤数值模拟

推导了复合材料应变率相关三维本构关系, 并将其用于复合材料层板高速冲击损伤的数值模拟。该模型在复合材料层间引入界面单元模拟层间分层, 结合三维Hashin失效准则进行单层板面内损伤识别, 引入材料刚度退化, 采用非线性有限元方法, 研究了复合材料层板高速冲击的破坏过程及层板的损伤特性。数值分析结果表明, 剩余速度预报结果与实验结果吻合较好, 层板的主要损伤形式是层间分层、 基体微裂纹和纤维断裂, 减小弹体直径、 增大铺层角度和层板厚度能够有效降低层板损伤面积。      

混杂薄膜天线层的双稳态复合材料层板力电性能

给出了既有双稳态特性又具有天线功能的多功能复合材料层板设计与分析方法。基于非线性层板理论和Rayleigh-Ritz法,建立了双稳态混杂层板构型预报理论模型,并通过有限元计算和实验进行了验证。研究了薄膜天线混杂非对称双稳态复合材料层板的临界载荷及电磁性能,分析了铺层方式对双稳态混杂层板稳定构型、临界载荷和电磁性能的影响。结果表明：双稳态混杂层板通过转变其稳定构型实现天线主辐射方向在俯仰面内偏转30°,实现方向图可重构,扩大天线波束的扫描范围。铺层方式对层板构型和反射系数影响较大,当天线辐射层铺设在层板表面且聚酰亚胺薄膜厚度大于0.2 mm时,其双稳态特性消失,没有出现分叉现象,且其中心频率会左移大约0.2 GHz。     

含静、动力约束的复合材料结构的优化设计

本文利用序列二次规划准解析法,解决了含几何角度变量和厚度变量的复合材料层板的结构优化问题.设计约束包括结构的位移约束,应力约束和固有频率约束.基于虚功原理,对有限元分析中刚度矩阵和几何角度变量成非线性关系的情况,给出了统一的应力,位移约束的灵敏度计算公式,对固有频率的导数计算也作了推导.计算结果表明,序列二次规划准解析法对于解决含静,动力约束的复合材料层板的优化设计问题,具有较高的计算效率;并且,在复合材料层板的优化设计中增加何几角度寻优(即层板直三维空间的最佳几何位置)能获得更为新意的减重效果.      

特征长度理论与含缺口ARALL层板分层损伤相关性的研究

本文研究了胶粘剂、胶粘剂含量及不同残余应力状态对含缺口ＡＲＡＬＬ层板的分层损的影响，并试图采用特征长度理论来描述不同缺口层板的分层状态。结果表明：运用源于密集能量区概念的特征长度理论可以定性地分析或半定量地描述ＡＲＡＬＬ缺口层板的分层损伤。     

液面上复合材料板的非线性动力响应

导出置于液面上的复合材料迭层板变形时流体作用力的近似表达式：由ａｍｉｌｔｏｎ原理建立考虑横向剪切变形以及流固耦合效应时迭层板的非线性动力方程;采用Ｐａｒｋ差分公式求解了板的非线性流固耦合动力响应;讨论了不同截荷类型下流场深度及几何非线性对动力响应的影响     

带或不带脱层的复合材料层板强度的预报

首先用实验直接测定或从文献中引用单向纤维增强层板的强度的Weibull分布参数α和β.用经典层板理论分析层板中的面内应力;邻层的裂纹引起的应力集中用剪滞法计算;层间应力用简化的平衡方程来确定,层板中单层的当地强度由于邻层的约束作用而提高,假定单层的承载能力直到其裂纹密度饱和时才耗尽;用增强软X光照相技术来监测裂纹密度的发展并测定相应的约束系数,建立最普遍的统计强度准则,结合作用应力的计算和统计强度预报,确定不同层板中各单层的破坏顺序和最终损伤状态.根据最终损伤状态来确定层板的统计强度,并用试验验证.      

形状记忆合金混杂复合材料层板的有限元分析与强度研究

形状记忆合金(SMA)与复合材料层板结合后,构成可驱动材料。形状记忆合金的非线性及其与复合材料层板的结合界面的力学性能对整体材料的性能影响较大。通过对埋入形状记忆合金驱动器的复合材料层板进行有限元模拟分析与试验研究,用有限元模拟分析的方法可以比较准确地模拟埋入形状记忆合金后复合材料的应力分布情况,结果表明,形状记忆合金的埋入不会对材料的强度产生较大影响。     

CF／GF多向混杂纤维复合材料拉伸特性研究

本文以碳纤维（ＣＦ）与玻璃纤维（ＧＦ）混杂，制成多向混杂纤维复合材料层板，并对其层板进行拉伸性能测试，观察其拉伸行为。同时在层板理论的基础上，考虑到混杂效应的作用，提出了多向混杂纤维复合材料非线性迭代强度估算模型。     

纤维增强复合材料层板高速倾斜冲击损伤数值模拟

根据复合材料三维黏弹性本构关系, 建立了纤维增强复合材料层板高速倾斜冲击损伤的数值分析模型。该模型在复合材料层间引入界面单元模拟层间分层, 结合三维Hashin失效准则进行单层板面内损伤识别, 引入材料刚度折减方案, 采用非线性有限元方法, 研究高速倾斜冲击下复合材料层板的破坏过程和损伤特性。研究结果表明: 层板的主要损伤形式是层间分层、 基体微裂纹和纤维断裂; 冲击速度不变而入射角度增大时, 剩余速度减小, 层板损伤面积在一定入射角度范围内有明显变化; 入射角度不变而冲击速度增大时, 剩余速度增大, 层板损伤面积在一定速度范围内也有明显变化。     

不同边界条件下反对称角交层板的物理非线性稳定性

本文采用修正的Hahn-T sai非线性本构关系,应用加权残值法,以三角级数一五次样条为试函数,计算了承载边简支,另二边为不同支承的反对称角交层板的非线性稳定问题。由于至今谨见到该问题在四边简支条件下有解,因此本文方法大大扩展了这类问题的研究,而且方法可靠。本文以大量数例讨论了材料非线性对不同铺设角、不同层数和不同宽厚比在不同边界条件下的临界载荷的影响,得到了许多有意义的结论。      

矩形橡胶复合材料层合板几何非线性分析

文中应用简单高阶剪切层合理论和大变形理论对各向异性纤维增强的矩形橡胶复合材料层合板进行了几何非线性分析.与线性理论相比,本文作者进行的层合板大变形状态的几何非线性分析和所计算的层板应力分布,更具有准确性.     

矩形橡胶复合材料层合板几何非线性分析

文中应用简单高阶剪切层合理论和大变形理论对各向异性纤维增强的矩形橡胶复合材料层合板进行了几何非线性分析。与线性一理论相比，本文作者进行的层合板大变形状态的几何非线性分析和所计算的层板应力分布，更准确性。