船用復(fù)合材料夾層板架極限強度分析.pdf

1、輕型化是現(xiàn)代工程發(fā)展的一個主流趨勢，這使得復(fù)合材料在船舶領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其中，夾層結(jié)構(gòu)作為復(fù)合材料中一種特殊的結(jié)構(gòu)形式，因其質(zhì)量輕、具有較大的彎曲剛度和強度，已在船舶中起到承擔主要載荷的作用。然而，復(fù)合材料常常發(fā)生脆性失效，如基體開裂、纖維斷裂、基纖剪切破壞、分層等，這些失效將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降甚至引起結(jié)構(gòu)坍塌。為了提高夾層結(jié)構(gòu)的設(shè)計性能以保證安全性同時兼顧經(jīng)濟性，因此非常有必要對這種結(jié)構(gòu)形式的極限承載能力進行初步的探索。

2、　　本文首先基于層合板理論建立復(fù)合材料夾層板簡化Zig-zag分析模型，研究其屈曲問題；其次，編寫漸進失效分析子程序預(yù)測復(fù)合材料夾層板的損傷機理和極限強度；最后，將此結(jié)構(gòu)應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)中，初步開展復(fù)合材料夾層板架極限強度的探索。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）首先通過層合板理論重點研究鋪層方式（鋪層角度、鋪層順序）對其臨界載荷的影響規(guī)律；隨后，基于此理論建立復(fù)合材料夾層板簡化Zig-zag分析模型，其面板采用一階剪切變形理論，芯材選

3、用Reddy高階剪切變形理論，滿足層間面內(nèi)位移連續(xù)條件和剪應(yīng)力連續(xù)條件。
　　（2）根據(jù)推導(dǎo)出的控制方程，利用MATLAB編寫程序求解夾層板的穩(wěn)定性問題。通過與文獻結(jié)果進行對比，驗證本文理論的合理性；此后，研究相關(guān)設(shè)計參數(shù)（面板厚度、芯材厚度、載荷系數(shù)、面板鋪層方式）對臨界載荷的影響規(guī)律，同時輔以有限元分析作為對比，驗證有限元方法的正確性。
　　（3）基于ANSYS-APDL語言編寫漸進失效分析子程序，其主要包含：應(yīng)力轉(zhuǎn)換關(guān)