碳纖維索穹頂中壓桿的失穩(wěn)機(jī)理研究.pdf

1、本文以新型碳纖維索穹頂為背景，對(duì)其中處于彈性支承的碳纖維復(fù)合材料壓桿的失穩(wěn)機(jī)理和破壞模式進(jìn)行研究。
　　根據(jù)工程實(shí)際的應(yīng)用情況，本文以常見(jiàn)的纏繞成型和拉擠成型CFRP受壓圓管為研究對(duì)象，分析了徑厚比、長(zhǎng)細(xì)比、邊界條件和彈性約束條件對(duì)纏繞成型和拉擠成型的CFRP管破壞模式的影響。對(duì)于纏繞成型CFRP受壓圓管，本文還研究了鋪層方式對(duì)其破壞模式的影響。通過(guò)有限元數(shù)值分析，得出了以下結(jié)論:
　　(1)對(duì)于鋪層方式為[0n-x/90x

2、]型的纏繞成型CFRP管，增加環(huán)向鋪層有利于提高管的抗局部破壞能力，但也不是環(huán)向鋪層越多越好，合適的環(huán)縱向鋪層比例可以使構(gòu)件的承載力保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。
　　(2)徑厚比和長(zhǎng)細(xì)比對(duì)兩種不同成型工藝CFRP管的影響基本相同，各徑厚比下的CFRP管均表現(xiàn)出在長(zhǎng)細(xì)比較小時(shí)破壞發(fā)生得很突然，脆性破壞明顯，在長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)破壞發(fā)生得很緩慢。
　　(3)對(duì)簡(jiǎn)單邊界條件下的CFRP受壓圓管發(fā)生局部屈曲和彎曲屈曲的臨界長(zhǎng)細(xì)比進(jìn)行研究后發(fā)

3、現(xiàn)，對(duì)于纏繞成型CFRP管，在同一邊界條件下，具有相同徑厚比和環(huán)/縱向鋪層比的不同壁厚的CFRP管發(fā)生局部屈曲和彎曲屈曲的臨界長(zhǎng)細(xì)比很接近。對(duì)于拉擠成型CFRP管，在同一邊界條件下，具有相同徑厚比的不同壁厚的CFRP管發(fā)生由局部屈曲轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢呐R界長(zhǎng)細(xì)比很接近。對(duì)于兩種不同成型工藝的CFRP管，臨界長(zhǎng)細(xì)比均隨著徑厚比的增大而增大。
　　(4)對(duì)于無(wú)側(cè)移彈性支承條件下的兩種CFRP管，均表現(xiàn)出在較小桿端約束和較大桿端約束條件下約

4、束程度的改變對(duì)構(gòu)件發(fā)生局部屈曲和彎曲屈曲的臨界長(zhǎng)度影響不大，而對(duì)于介于兩者之間的桿端約束時(shí)約束程度的改變對(duì)臨界長(zhǎng)度的影響很大。
　　(5)對(duì)于有側(cè)移彈性支承條件下的兩種CRFP管，均表現(xiàn)出從有側(cè)移屈曲到無(wú)側(cè)移屈曲的臨界側(cè)移剛度k與構(gòu)件長(zhǎng)度和兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度有關(guān)的現(xiàn)象。
　　(6)通過(guò)對(duì)兩種不同成型工藝CFRP管在破壞時(shí)的材料失效規(guī)律進(jìn)行歸納總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于纏繞成型CFRP管，發(fā)生各種破壞模式時(shí)最易發(fā)生基纖剪切失效，而對(duì)于拉擠成