濕熱環(huán)境下含分層損傷復合材料格柵加筋結構的穩(wěn)定性和逐步破壞行為.pdf

1、本文用有限元法研究了在濕熱環(huán)境下含分層損傷先進復合材料格柵加筋結構(AGS)的穩(wěn)定性和逐步破壞情況。該項課題研究是國家自然科學基金“含損傷先進復合材料格柵加筋結構(AGS)破壞機理研究”(10302004)和國家重大基礎研究計劃(973)項目“超輕多孔材料與結構創(chuàng)新構型設計優(yōu)化新理論” (2006CB601205)的子課題。 本文基于Mindlin一階剪切理論和Yon-Karman大撓度理論的層合板和層合梁單元，通過空間坐標變換

2、和利用蒙皮與肋骨的幾何連續(xù)條件，推導了復合材料格柵加筋板殼結構的單元切線剛度陣，建立了溫濕環(huán)境下含分層損傷復合材料格柵加筋結構的屈曲和后屈曲行為的有限元數值模擬方法。并通過采用考慮基體破壞、纖維斷裂、纖維-基體剪切失效三種失效模式的逐步破壞準則，模擬了承載過程中結構發(fā)生的逐步破壞行為。通過典型算例研究了在壓縮載荷作用下，溫度變化、吸濕濃度，分層大小、剛度退化等因素對含分層損傷復合材料格柵加筋板殼結構的線性屈曲和后屈曲性態(tài)的影響。

3、 本文利用數值方法研究了含分層損傷復合材料格柵加筋板殼結構在不同溫濕環(huán)境下的穩(wěn)定性和逐步破壞行為，得到如下主要結論： 1．考慮材料的累積損傷行為時，由于突然發(fā)生的剛度退化現(xiàn)象，AGS板殼結構的后屈曲路徑曲線表現(xiàn)出明顯的振蕩現(xiàn)象。隨著加載的不斷增大，結構損失的剛度也不斷增加，結構的穩(wěn)定性也明顯減弱。所以，在工程實際運用中，考慮材料的逐步破壞行為，對結構穩(wěn)定性的預測有重要意義。 2．隨著蒙皮分層損傷尺度的不同，含分層損傷AG

4、S結構出現(xiàn)三種不同的臨界屈曲模式：分層外整體屈曲、混合屈曲及分層區(qū)域內局部屈曲。由幾何非線性分析可知，混合屈曲和整體屈曲是決定結構整體承載能力的主要因素。 3．對于穩(wěn)定性分析，周圍工作環(huán)境溫度和濕度將不同程度影響結構的失穩(wěn)載荷，這與結構的屈曲模式有關，很多情況下濕熱效應、材料逐步破壞累積以及分層損傷會同時存在并相互耦合，此時將導致AGS結構的失穩(wěn)和破壞模式非常復雜，因此有必要進行深入研究。 4．對于含分層損傷格柵加筋結構