軸向沖擊復(fù)合材料桿的動(dòng)力屈曲及靜力作用下層合板屈曲研究.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、建筑、化工、造船等領(lǐng)域，其屈曲問題一直是固體力學(xué)中十分活躍的研究課題之一，備受廣大學(xué)者的關(guān)注。但因處理問題的角度和方法不同，故得到的最終結(jié)果有一定差異?；诖?，本文做了如下工作：
　　 1．簡(jiǎn)述了復(fù)合材料桿、板屈曲的研究現(xiàn)狀，總結(jié)復(fù)合材料桿、板屈曲問題的研究方法與結(jié)論。
　　 2．考慮應(yīng)力波效應(yīng)，理論分析了相同鋪

2、層角度復(fù)合材料桿在階躍載荷作用下的動(dòng)態(tài)屈曲問題，給出了屈曲的解析解，獲得了臨界屈曲載荷，其值約是相同條件下靜態(tài)屈曲的2.5倍。
　　 3．用Abaqus6.8有限元分析軟件，模擬了復(fù)合材料桿在階躍載荷、剛性質(zhì)量塊軸向沖擊下的動(dòng)態(tài)屈曲。得到了桿關(guān)鍵截面上下表面對(duì)稱點(diǎn)應(yīng)變時(shí)程曲線，由此得到了復(fù)合材料桿分叉時(shí)間及動(dòng)態(tài)臨界屈曲載荷；分析了不同鋪層角度、沖擊速度及邊界約束條件對(duì)復(fù)合材料桿動(dòng)態(tài)屈曲的影響。
　　 研究結(jié)果表明：當(dāng)剛性

3、質(zhì)量塊以相同速度沖擊時(shí)，隨著鋪層角度的增大，復(fù)合材料桿的屈曲臨界時(shí)間逐漸減??；隨著沖擊速度的增大，復(fù)合材料桿的屈曲臨界時(shí)間減小。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??；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??；其動(dòng)態(tài)臨界屈曲載荷，與理論分析結(jié)果基本吻合。
　　 4．用Abaqus6.8有限元分析軟件，對(duì)含初始脫層的復(fù)合材料板在壓縮載荷作用下的靜態(tài)屈曲進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。在不考慮分層擴(kuò)展與接觸

4、的情況下，研究了脫層長(zhǎng)度、脫層位置、非對(duì)稱脫層及分層形狀對(duì)靜態(tài)屈曲載荷及模態(tài)的影響，模擬結(jié)果表明：隨著脫層長(zhǎng)度的增大，板的臨界屈曲載荷逐漸減小，且其屈曲逐漸由整體屈曲過渡到混合屈曲，再過渡到局部屈曲；
　　 隨著對(duì)稱脫層深度越靠近復(fù)合材料板表面，其屈曲臨界載荷越小，且屈曲逐漸由整體屈曲過渡到混合屈曲，再到局部屈曲：脫層位置不對(duì)稱，脫層長(zhǎng)度與脫層位置一定時(shí)，脫層越靠近兩端，復(fù)合材料板的臨界載荷越高，且Pcr/Po隨著L1/L幾的變

5、化關(guān)于L1／L=O.5(1-a／L)對(duì)稱，此時(shí)臨界載荷最小。
　　 5．用內(nèi)聚力cohesive單元于分層界面，采用實(shí)體單元建模，分層界面設(shè)置接觸約束，對(duì)含埋藏分層復(fù)合材料層合板在壓縮載荷作用下的分層擴(kuò)展屈曲進(jìn)行了研究?？紤]分層位置及分層面積對(duì)屈曲的影響，研究結(jié)果表明：隨著鋪層角度的增大，屈曲載荷逐漸減小，層合板分層擴(kuò)展也逐漸減弱；隨著分層面積的增大，板局部屈曲載荷逐漸減小。對(duì)稱與非對(duì)稱鋪層時(shí)，板發(fā)生局部屈曲及混合屈曲，其擴(kuò)展方