基于失稳疲劳的加筋复合材料层合板设计

本文根据理论分析发现在层合板失稳至出现损伤区间存在一个阶段使得复合材料层合板整体承载呈现线弹性表征阶段的力学行为比较稳定,即使在含有预制损伤情况下仍然具有足够的疲劳安全性能。通过失稳疲劳试验验证了在加筋复合材料层合板失稳线弹性表征阶段48000次循环载荷的测量数据重复性良好且预制损伤未扩展。因此,基于失稳疲劳的加筋复合材料层合板设计可以在保证结构强度设计安全前提下最大限度控制重量指标、发挥材料结构承载能力,满足飞机使用与发展需求。     

任意铺层复合材料加筋板屈曲/后屈曲行为的解析解

给出了一种求解任意铺层复合材料加筋板屈曲/后屈曲问题的解析方法。首先将加筋板简化为受弹簧约束的层合板,而后通过构造位移函数,并利用伽辽金法得到了加筋板压缩、剪切和压剪载荷下的屈曲/后屈曲解析解。求解中引入了无量纲参数,使得结果更具一般性;在后屈曲行为中考虑了初始缺陷和由耦合刚度引起的前屈曲挠度,使得结果更加准确。通过与有限元结果的比较,讨论了几何参数、弹簧刚度等对解的影响。最后将该方法应用于T形加筋对称铺层复合材料加筋板的屈曲/后屈曲分析中,考虑T形筋对复合材料层板粘结区的刚度增强作用,采用刚度平均化方法引入增强效果,并与两种T形筋刚度简化模型以及有限元结果进行了比较,验证刚度平均化方法对计算加筋板屈曲/后屈曲行为的有效性。     

复合材料层板接头的挤压分层屈曲破坏模型

挤压失效是复合材料层板螺接头的主要破坏模式。本文分层屈曲破坏模型（Ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ Ｂｕｃｋｌｉｎｇ Ｍｏｄｅｌ，Ｄ．Ｂ．Ｍ．），提出一个简分析方法。假设加载一个环形区域存在一个环形的分层，应用简单的面外挠度公式，计算畏层工应变能，进而确定监界径向应力。本文还通过测定孔边径向应变的方法来预测挤压强度。实验结果和数值计算取得较好的一致。     

薄壁结构在集中力作用下的屈曲

薄壁结构在纵向集中压力作用下的扩散问题曾被研究过，但都未对屈曲问题进行讨论，更没有考虑到蒙皮先失稳后所带来的影响。为此，引入蒙皮失稳后限制了力的进一步扩散的假设，从而导出了结构的极限承载力。试验表明，计算值与试验值有较好的吻合性。     

圆截面空间曲杆的屈曲

采用自然坐标系对空间曲杆进行有限元建模,给出了自然坐标系下的三维细长空间曲杆的格林应变计算公式和能量方程,建立了2节点12个自由度的三维曲梁单元并用其分析了同时受轴向力和轴向扭矩作用的具有初始曲率和挠率的三维空间曲杆的屈曲问题。算例证明了公式和方程的正确性和合理性。数值结果与现有的理论解相吻合,收敛性却比商用有限元软件的结果好。数值结果还表明,扭矩对屈曲的影响不可不计。     

碳纤维增强复合材料正交网格加筋板的屈曲

本文用瑞利-里兹法求解正交网格加筋的碳/环氧对称角铺设层合板的屈曲压力,并给出了主要公式。文中还给出了试验结果及其与理论的比较。     

受压脱层层板的有限元分析

受压复合材料脱层层合板的局部屈曲,在脱层尖端引起很大的应力集中,导致脱层扩展而发生破坏。本文利用一阶剪切的直线层板理论和折线层板理论,建立了一维受压脱层层合板的分析模型,进而根据虚裂纹闭合技术,得出了脱层尖端能量释放率各型分量G_Ⅰ,G_Ⅱ,G_Ⅲ的一维有限元计算表达式,并且验证了该方法的正确性。通过数值计算,讨论了外载、脱层长度和层板纤维铺层方向对能量释放率的影响。结果表明,脱层的扩展取决G_Ⅰ和G_Ⅱ,而C_Ⅲ的影响可以忽略不计。对于外载较大时发生的脱层扩展,很可能诱发层板的整体失稳,脱层的扩展将变成破坏性的快速扩展。     

连续纤维增强金属基复合材料涡轮轴结构承扭特性分析

为实现对该类复合材料部件结构完整性的设计分析,以连续纤维增强复合材料轴结构为研究对象,对比分析4种细观力学模型计算连续纤维增强金属基复合材料的力学性能参数;在此基础上,采用RVE(代表体积元)有限元模型计算的复合材料力学性能参数作为输入,建立连续纤维增强金属基复合材料轴结构力学分析模型.计算与对比分析不同材料方案下纤维增强金属基复合材料轴结构在扭转载荷作用下的变形量及承扭能力,当纤维体积分数一定时,方案4的变形量最小,方案2的临界屈曲转矩最大.