雙穩(wěn)定混雜層板臨界載荷預(yù)報和疲勞特性研究.pdf

1、雙穩(wěn)定層合板是指板自身存在兩種穩(wěn)定構(gòu)型，且兩種穩(wěn)定構(gòu)型形之間的形狀差異較大的一類復(fù)合材料層合板。每種穩(wěn)定構(gòu)型都有一定的承載能力，并且無需外部能量或載荷維持其構(gòu)型。在適當(dāng)外載荷的作用下，兩種構(gòu)型之間可以相互轉(zhuǎn)換?；谶@些特點，雙穩(wěn)定結(jié)構(gòu)在未來航天和能源收集方面的潛在應(yīng)用價值值得期待。金屬混雜雙穩(wěn)定層板是金屬與復(fù)合材料混雜鋪層的一類雙穩(wěn)定層合板。板中間夾雜金屬，使板的可設(shè)計性增強，而且其保持構(gòu)型的能力比普通復(fù)合材料雙穩(wěn)定層板更強，這些優(yōu)點在

2、未來應(yīng)用中將更具價值。
　　本文利用瑞利里茲法分別建立了金屬混雜雙穩(wěn)定層板構(gòu)型預(yù)報的低階和高階模型。將兩種模型的計算結(jié)果與實驗值對比，發(fā)現(xiàn)高階模型在構(gòu)型預(yù)報上更加精確。分析了高階模型比低階模型精確的原因，以及提高理論模型精度的方法。在高階構(gòu)型預(yù)報模型的基礎(chǔ)上，引入外力功，建立了預(yù)報臨界載荷的解析模型。理論模型畢竟在假設(shè)面外位移函數(shù)和中面應(yīng)變函數(shù)時存在局限性。本文接著從有限元方法入手對板曲率和臨界載荷進(jìn)行研究，以期消除這種局限性，使

3、結(jié)果更加精確。將有限元計算結(jié)果和高階理論模型的計算結(jié)果與實驗結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)有限元計算結(jié)果更加接近實驗結(jié)果。然后以有限元方法為基礎(chǔ)，分別研究了尺寸參數(shù)、材料參數(shù)、復(fù)合材料與金屬厚度比等對曲率和臨界載荷的影響規(guī)律。最后，進(jìn)行了金屬混雜層板的疲勞試驗，擬合出了臨界載荷隨循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律，接著分別從材料參數(shù)在循環(huán)載荷的作用下發(fā)生變化和基體蠕變導(dǎo)致臨界載荷下降這兩個假設(shè)出發(fā)以期找到臨界載荷的衰減原因。本文利用蠕變模型，結(jié)合有限元方法很好的解釋了