复合材料开孔平板剪切稳定性研究

本文对复合材料开孔平板试验件进行剪切载荷下的稳定性分析。对厚度为2mm,铺层为16层的开孔平板进行剪切稳定性试验。采用工程算法对复合材料平板的临界屈曲载荷与剪切屈曲应变进行计算,该方法考虑了铺层与边界条件的影响。通过有限元仿真软件建立剪切平板模型,计算模型的屈曲模态,并将模态作为初始缺陷引入模型,通过有限元弧长法计算复合材料平板模型的非线性屈曲载荷及屈曲应变。对于平板模型,工程算法得到的剪切屈曲载荷、屈曲应变与有限元模型计算的结果基本吻合。对于带孔平板模型,利用有限元弧长法仿真得到剪切载荷作用下的应力分布及非线性屈曲载荷,与试验结果对比较好。通过有限元结果与试验、工程算法结果对比,验证了有限元模型的可靠性。基于验证过的有限元模型进行了参数化研究,评估了不同开孔直径对复合材料平板剪切屈曲稳定性的影响。研究结果表明,开孔会导致结构剪切屈曲载荷显著下降,孔边比为0.3时,为临界屈曲载荷最优的结构模型。开孔直径越大,结构的剪切屈曲载荷越小,孔边应变逐渐增大。