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复合材料加筋板受轴压载荷下屈曲和后屈曲研究

作　者: 庄晓曦
导　师: 童明波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 复合材料加筋板屈曲后屈曲有限元分析
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 221次
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内容摘要

复合材料加筋板结构受压稳定性问题较为复杂,国内外一些设计部门仍以结构屈曲载荷作为设计许用载荷。然而对于复合材料加筋板,一方面许多设计手册还不能给出屈曲问题完整的曲线及图表,另一方面,复合材料加筋板的屈曲并不等于破坏,结构的破坏载荷可以较屈曲载荷有一定程度的提高,即结构进入“后屈曲”状态。此时,用屈曲载荷来限制结构应力就显得过于保守,就会受到一定的“重量惩罚”。因此对复合材料加筋板开展稳定性分析在航空航天领域有重要的工程应用价值。本文在ABAQUS环境下建立了复合材料加筋板在轴压载荷作用下的屈曲和后屈曲有限元分析模型。屈曲性能采用ABAQUS中原有的Buckle组件进行分析。后屈曲性能中采用Risk算法进行后屈曲承载能力分析。平板以及筋条选用壳单元建立结合Hashin失效准则进行分析。筋条与平板之间的胶层采用粘接元结合二次名义应力失效准则进行模拟。同时,文中加筋板的轴压后屈曲分析考虑了筋条和蒙皮之间初始缺陷的影响,并结合试验数据验证了本文模型的有效性。该模型可用于复合材料加筋板后屈曲承载能力分析,为减轻结构重量提供参考。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-19
  1.1 引言  12-13
  1.2 结构屈曲后屈曲及稳定性  13-16
  1.3 复合材料板壳稳定性有限元方法  16-17
  1.4 复合材料加筋板轴压屈曲和后屈曲  17-18
  1.5 本文的主要内容  18-19
第二章非线性屈曲理论及有限元列式  19-30
  2.1 复合材料层壳理论  19-22
  2.2 八节点等参壳单元  22-24
    2.2.1 ABAQUS 简介  22
    2.2.2 八节点等参曲壳单元  22-24
  2.3 非线性大挠度屈曲理论  24-29
    2.3.1 全Lagrange 格式  24-26
    2.3.2 屈曲平衡方程  26
    2.3.3 非线性方程——改进弧长分析法  26-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章复合材料加筋板屈曲分析  30-44
  3.1 模型建立及算例分析  30-33
    3.1.1 材料属性  30
    3.1.2 几何尺寸  30-31
    3.1.3 算例分析  31-33
  3.2 加筋板屈曲分析  33-34
    3.2.1 加筋条屈曲形式  33-34
    3.2.2 加筋板屈曲形式  34
    3.2.3 筋条模型  34
  3.3 T 型参数分析  34-43
    3.3.1 筋条高度h 的影响  34-36
    3.3.2 筋条宽度W 影响  36-38
    3.3.3 筋条高度h 以及宽度W 影响  38-40
    3.3.4 筋条长度L 的影响  40-42
    3.3.5 筋条铺层顺序影响  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章复合材料加筋板后屈曲分析  44-55
  4.1 建立计算模型  44-45
    4.1.1 材料属性  44
    4.1.2 几何尺寸  44-45
    4.1.3 网格划分  45
    4.1.4 边界条件  45
  4.2 分析计算  45-49
    4.2.1 胶层的破坏过程  47
    4.2.2 平板及筋条的破坏过程  47-49
  4.3 验证计算  49-54
    4.3.1 模型材料  49
    4.3.2 几何尺寸  49
    4.3.3 网格划分  49
    4.3.4 边界条件  49-50
    4.3.5 计算分析  50
    4.3.6 后屈曲过程分析  50-54
  4.4 本章小结  54-55
第五章总结与展望  55-57
  5.1 全文总结  55-56
  5.2 进一步工作展望  56-57
参考文献  57-59
致谢  59-60
在学期间的研究成果及发表的学术论文  60

复合材料加筋板受轴压载荷下屈曲和后屈曲研究

内容摘要

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