薄板在約束下屈曲的數(shù)值模擬.pdf

1、本文回顧了復(fù)合材料脫層結(jié)構(gòu)屈曲問題的研究歷史和現(xiàn)狀，探討了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有限元計(jì)算的基本原理和計(jì)算方法。對(duì)于矩形脫層和圓形脫層的約束屈曲，針對(duì)理論解的局限性，運(yùn)用大型商用有限元分析軟件ANSYS對(duì)矩形脫層和圓形脫層的約束屈曲現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬。全文共分為五部分：第一部分闡述了本文研究的意義，從一維問題和二維問題兩方面回顧了復(fù)合材料脫層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性研究的歷史和現(xiàn)狀，闡明了本文的研究背景和主要研究?jī)?nèi)容。第二部分介紹了屈曲的基本概念，線性特征值屈曲

2、的屈曲理論以及非線性特征值屈曲的特點(diǎn)。第三部分借助有限元分析軟件ANSYS對(duì)于矩形板(復(fù)合材料中的脫層)在靜力作用下，考慮幾何大變形的約束屈曲進(jìn)行數(shù)值模擬。為了模擬約束，在脫層與基底之間引入纖維搭橋，在這里，纖維搭橋被假設(shè)成一種類似彈簧的約束附加在屈曲脫層和基體之間，纖維搭橋所提供的約束力與纖維搭橋的變形成正比。對(duì)于矩形板的約束屈曲，考慮了不同的長(zhǎng)寬比，計(jì)算結(jié)果表明，臨界載荷隨著纖維剛度的增加而增加，隨著脫層長(zhǎng)度的增加而急劇降低，半波數(shù)

3、隨著脫層長(zhǎng)度、搭橋纖維剛度的增加而增加；考慮了不同邊界條件，計(jì)算結(jié)果表明，約束越多，臨界載荷越大，半波數(shù)越多；考慮了離散纖維對(duì)屈曲臨界載荷及半波數(shù)的影響，并與連續(xù)纖維進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算結(jié)果表明離散纖維作用下的屈曲臨界載荷要小于連續(xù)纖維作用下的屈曲臨界載荷，并且隨著纖維剛度的增加，離散纖維作用下的屈曲臨界載荷增加并不顯著。第四部分借助有限元分析軟件ANSYS研究了圓形脫層在不同加載情況下的約束屈曲數(shù)值模擬。從模擬結(jié)果可以看出，纖維搭橋?qū)Y(jié)構(gòu)的