復(fù)合材料圓柱殼的動(dòng)力屈曲及侵徹行為研究.pdf

1、復(fù)合材料由于其強(qiáng)度和剛度高、抗疲勞和抗震性能好、結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性和工藝性好等因素，被廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)、建筑、化工、造船等領(lǐng)域，其屈曲問(wèn)題一直是固體力學(xué)中十分活躍的研究課題之一，備受廣大學(xué)者的關(guān)注。但因處理問(wèn)題的角度和方法不同，故最終得到的結(jié)果有一定差異?；诖耍疚淖隽巳缦鹿ぷ鳎?br>　　 1.簡(jiǎn)述了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)及屈曲問(wèn)題的研究現(xiàn)狀，總結(jié)復(fù)合材料板殼屈曲問(wèn)題的研究方法與結(jié)論。
　　 2.考慮應(yīng)力波效應(yīng)，基于L

2、ove理論分析了相同鋪層角度復(fù)合材料圓柱殼在階躍載荷作用下的動(dòng)力屈曲問(wèn)題，分析控制方程解的性質(zhì)，給出了動(dòng)力屈曲解析解。由屈曲解的非平凡性得到屈曲臨界條件，即特征行列式等于零。數(shù)值求解含雙參數(shù)的特征行列式，得到了屈曲臨界載荷與屈曲臨界長(zhǎng)度的關(guān)系，對(duì)其擬合可得到屈曲臨界載荷為：一端夾支一端固支圓柱殼的動(dòng)力屈曲臨界載荷Ncr=(n21+n22)π2D11/ｌ2，其中n1=n，n2=n+2(n=1、2、3……)。當(dāng)n1＝1，n2=3時(shí)，得到最小

3、臨界載荷值，即Ncr=10π2D11/ι2。一端簡(jiǎn)支一端固支圓柱殼的動(dòng)力屈曲臨界載荷和臨界長(zhǎng)度的關(guān)系：Ncr=(n21+n22)π2D11/ι2，n1=n，n2=n+1(n=1、2、3……)當(dāng)n1=1，n2=2時(shí)，最小臨界載荷為：Ncr=5π2D11/ι2。
　　 3.用Abaqus6.10有限元分析軟件，模擬了復(fù)合材料圓柱殼在階躍載荷、剛性質(zhì)量塊軸向沖擊下的動(dòng)力屈曲。得到了圓柱殼沖擊截面上關(guān)鍵點(diǎn)的軸向位移時(shí)程曲線(xiàn)，應(yīng)用B-R屈

4、曲準(zhǔn)則，由此得到了復(fù)合材料圓柱殼動(dòng)力臨界屈曲載荷；分析了不同鋪層角度、沖擊速度對(duì)復(fù)合材料圓柱殼動(dòng)態(tài)屈曲的影響。研究結(jié)果表明：階躍載荷作用下，其臨界屈曲載荷隨著鋪層角度的增大而減小；相同鋪層角度及邊界條件，隨著沖擊載荷的增大，動(dòng)態(tài)屈曲臨界時(shí)間減小。
　　 4.本文應(yīng)用LS-DYNA、ABAQUS/Explicit等大型有限元軟件，對(duì)不同彈體形狀、不同圓柱殼尺寸和不同約束條件下金屬薄壁圓柱殼及纖維增強(qiáng)殼的侵徹問(wèn)題進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。對(duì)

5、金屬材料沖擊，結(jié)果表明：不同頭部形狀的彈體侵徹相同條件下的薄壁圓柱殼，其臨界速度有很大的區(qū)別，其中錐形彈體的臨界速度最小，圓柱形彈體的臨界速度最大，但是完全穿透所需的速度半球形彈體最小，錐形彈體其次。約束條件對(duì)臨界速度的影響隨著壁厚的增加而減弱。不同厚度的薄壁圓柱殼在具有相同初始動(dòng)能的彈丸沖擊下能量分配有很大的區(qū)別。兩端固定的薄壁圓柱殼，在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)，隨著長(zhǎng)度的增加，彈體侵徹圓柱殼的臨界速度也在增加。對(duì)兩端固支的薄壁圓柱殼經(jīng)受平頭、