具有中间框的等网格加筋层合壳的非线性稳定性和临界刚度计算

本文采用修正的Hahn-Tsai复合材料非线性本构关系以及应用能量法,对具有中间框加强的等同格加筋复合材料层合壳的非线性稳定性和临界刚度进行了分析计算。通过大量数例计算,分析讨论了复合材料的非线性效应对轴压和侧向外压联合作用下的等网格加筋复合材料层合圆柱壳的稳定性临界力以及中间框临界刚度的影响。这些计算结果对复合材料的结构设计具有一定的参考意义。     

网格整体加劲圆筒壳的刚度参数计算和临界载荷计算

本文用七十年代发展起来的复合材料力学理论来简化网格整体加劲圆筒亮的刚度参数计算和临界载荷计算,使得整个推导过程及计算公式十分简便,物理含意清楚。用本文的计算方法对一些算例的计算结果表明:等网格整体加劲圆筒壳对承受轴压载荷似乎有明显的优点,在等重的条件下,其临界轴压大约比两向肋条加劲圆筒壳高25～30％。     

等网格加筋复合材料圆柱壳的总体稳定性和中间框临界刚度计算

本文用能量法对简支边界条件下有中间框加强的等三角形网格加筋复合材料层合圆柱壳在轴外压载荷联合作用下的线弹性总体稳定性以及中间框的临界刚度作了分析计算。部分理论计算结果还与实验结果作了比较,两者的一致性很好。本文所给出的一系列计算结果和得出的结论,对宇航工程结构设计人员有一定的参考价值。     

三维四向整体编织碳/环氧复合材料圆锥壳体的外压稳定性研究

本文给出了两个三维四向整体编织碳/环氧复合材料圆锥壳体临界外压的试验结果，进一步验证了三维四向整体编织复合材料壳体临界外压计算方法，计算结果与试验结果相符较好，计算时试验修正系数可取0.8。     

密肋偏心加劲圆柱壳的弹性稳定性

整体加劲圆柱壳是目前型号中应用得最广泛的结构型式。本文利用线性各向异性理论,导出了密肋偏心加劲圆柱壳的弹性失稳临界轴向应力的计算表达式。着重分析了肋条的偏心影响。分析结果表明:肋条偏心对于壳体的失稳模型和失稳载荷都有大的影响,对于文中所提到的试验件,考虑肋条偏心影响的临界轴压计算值此不考虑偏心影响的计算值约低20～30％。试验结果表明:考虑偏心影响的理论计算结果与试验结果是比较一致的。     

正交异性壳的临界外压计算

本文对正交异性壳在外压作用下的稳定性问題进行了研究,给出了适合工程计算的临界外压公式。文中还就生产工艺对铝-玻璃钢组合结构的承载能力影响作了定性分析,试验表明,该文给出的临界外压公式可以用于工程计算。     

轴压密肋偏心加劲圆柱壳的塑性稳定性

本文利用塑性变形理论,研究了密肋偏心加劲圆柱壳的轴压塑性稳定性,试验结果表明:理论计算值与试验结果比较一致。     

网格加筋中长圆柱壳网格角度的优化分析

为得到最佳的网格角度,考虑了筋条拉、弯的耦合影响,编写了计算网格加筋中长圆柱壳临界轴压的程序。进行了网格角度的优化分析,经过化铣网格加筋的试验验证表明:最优网格角度与网格筋条重量与蒙皮重量之比mb有关。mb通常在0.6～0.4之间,此时的最优网格角度约为±39o～±40o,相对网格角度为±45o的圆柱壳,临界轴压提高约20%～27%。     

纤维增强复合材料圆锥壳的外压稳定性

本文以Donell型扁壳理论为基础,应用能量变分法分析了承受均匀分布外压作用的纤维增强复合材料圆锥壳的稳定性问题。数值结果表明,临界外压的理论预示值与实验结果非常吻合。本文所得结果对航空航天工程结构设计具有重要参考价值。     

耦合效应对复合材料圆锥壳稳定性的影响

本文以Donnell扁壳型理论为基础,采用混合型理论,应用能量变分法分析了在均匀分布外压作用下连续纤维缠绕复合材料截頂圆锥壳体的稳定性问题,重点分析了拉扭、弯扭等耦合效应对临界外压的影响,得到了临界外压的近似表达式.数值结果表明,在考虑了这些耦合效应的影响后,临界外压值有所降低,且更接近实验结果.     

超硬铝合金整体精车加工成型壳体外压稳定性研究

对超硬铝合金整体精车加工成型壳体进行了外压稳定性研究，包括环助加筋壳的总体稳定性和肋间短亮的局部稳定性。给出了6个短壳试件的试验结果和3个环助加筋壳试件的试验结果。研究结果表明：由于超硬铝合金材料的高屈服极限和整体精车加工成型壳体的结构整体性高精度（包括几何形状和尺寸），短壳临界外压比过去试件（用低屈服极限材料LF3M和LF6M，报金件冲压成型-焊接组装工艺，下同）的试验结果平均提高了50％以上，环肋加筋壳总体失稳的临界外压比过去试件的试验结果平均提高了近30％。     

超硬铝合金整体精车加工成形壳体外压稳定性研究

对超硬铝合金整体精车加工成型壳体进行了外压稳定性研究，包括环肋加筋壳的总体稳定性和肋间短壳的局部稳定性。给出了６个短壳试件的试验结果和３个环肋加筋壳试件的试验结果，研究结果表明：由于超硬铝合金材料的高屈服极限和整体精车加工成型壳体的结构整体性高精度（包括几何形状和尺寸），短壳临界外压比过去试件（用低屈服极限材料ＬＦ３Ｍ和ＬＦ６Ｍ，钣金件冲压成型－焊接组装工艺，不同）的试验结果平均提高了５０％以上，     

考虑筋条扭转弹性支持的轴压复合材料加筋板局部屈曲分析方法

考虑筋条的扭转弹性支持作用,采用里兹能量法建立了轴压复合材料加筋壁板蒙皮局部屈曲问题的理论模型。考虑筋条下缘条对蒙皮的影响,对该理论模型提出了一种改进计算方法。对典型复合材料加筋平板轴压局部失稳临界载荷进行算例分析,通过理论分析结果、试验结果和有限元仿真结果的比较,验证了本文方法的合理性。同时实验结果表明,采用本文方法可显著提高蒙皮局部屈曲载荷计算结果的精度。本文方法可用于复合材料加筋壁板蒙皮局部稳定性前期分析设计中。     

C/E复合材料带环肋叠层圆柱壳在均匀侧外压作用下的稳定性

本文将碳纤维/树脂复合材料当作正交异性材料,采用线弹性理论,将带肋圆柱壳的环肋看作单向应力状态下的连续分布的壳层处理,用Ritz法求得正交异性多层带密环肋圆柱壳总体稳定性方程和环肋间壳壁段稳定性方程,并做了便于工程应用的简化。对几种不同形状截面环肋的刚度参数计算,给出了具体表达式,提出了环肋材料铺设的刚度设计准则。用C/E复合带环肋截锥壳均匀侧外压试验作了部分验证。截锥壳用平均半径法做相当圆柱壳处理后,其理论值与试验值符合较好。     

轴压下圆柱加筋壳的热屈曲

圆柱加筋壳轴压和温度载荷下的稳定性是高速航天结构设计和安全评估中的关键问题。本文针对简支边界条件下纵横加筋圆柱壳在轴压和温度载荷联合作用下的屈曲问题进行了理论分析,考虑了加筋条的偏心效应以及材料属性的温度相关性,给出了临界屈曲载荷和温度载荷的解析表达式。测试算例验证了本文结果的可靠性,本文结果为研究各种几何和材料参数对轴压纵横加筋圆柱壳屈曲载荷的影响以及结构优化设计提供了重要的理论参考。     

不对称夹层壳的稳定性

不对称夹层壳是指两表层材料不同和厚度不等的夹层壳,设一表层材料的弹性模量和厚度为E_1,t_1,另一表层材枓的弹性模量和厚度为E_2=k_E E_1、t_2=k_1。过去有人对不对称夹层壳的稳定性作过研究,但推导过程太烦、临界载荷算式很复杂,不便工程使用。本文从工程使用的需要出发,用近似理论建立微分方程,并给出园筒壳轴压和外压的临界载荷算式。     

碳纤维/树酯复合材料叠层圆柱壳在外压下的稳定性

本文将碳纤维/树酯复合材料当做正交异性材料,采用小挠度理论,考虑到非对称多层结构的拉弯耦合效应,耒讨论碳纤维/树酯复合叠层圆柱壳在外压下的稳定性。着重分析了碳纤维/树酯复合正交叠层圆柱壳的层次、层数及环向厚度比值对其外压临界值的影响。并用碳纤维/树酯复合材料三层正交叠层圆柱壳均匀外压试验做了验证。     

静强度

实验研究环加劲锥壳在轴压下皱损“实验力学”V10、No11、70年 P449—实验研究整体外部环加劲锥壳在轴压下皱损。实验结果同求刚度参数(e_2/h),(A_2/a_oh),(I_(22)/a_oh~3)以及壳体几何尺寸等影响的理论值进行比较。发现面积参数A_2/a_oh在0.1到0.5之间,理论值与实验值一致。超出这个范围,用增加环面积的方法加强改进结构是不合适的,因为壳的重量成线性地增加。提出一个计算临界载荷的近似公式,其结果非常接近线性理论计算临界值。     

一种计算复合材料层合板面外应力的新型线性分析方法

复合材料层合板壳结构的面外应力对于层间分层的起始和扩展具有重要意义。首先简要地给出了经典的非协调位移有限元列式,然后基于修正的H-R变分原理导出了单元面外应力变量与位移变量的关系。面外应力的有限元线性系统为面外应力边界条件的引入提供了方便。同时,通过该线性系统可直接获得节点上唯一且连续的面外应力结果。与非协调位移有限元的结果比较,本文的方法可明显地提高数值结果的精度,且计算效率及资源要求均优于非协调辛元法和非协调广义混合元法。     

复合材料结构强度散布特性及可靠性问题的讨论

本文首先对过去复合材料研制中积累的一些试验数据进行了统计分析,对复合材料壳体临界外压的散布特性提出了初步看法。然后对与复合材料结构可靠性有关的几个问题:设计安全系数选取、破坏模式的控制与转变、原材料及制作工艺的控制与检验等进行了讨论。可供复合材料结构设计参考。