复杂载荷下复合材料对称层合板的椭圆形分层屈曲

应用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对含有单个椭圆形分层的复合材料对称层板在压剪载荷联合作用下的脱层屈曲问题进行了分析计算。给出相应于不同的椭圆长短半轴之比ａ／ｂ值下及不同椭回主轴的偏角时，脱层屈曲的临界应变值。此计算考虑了层板的拉伸剪切藕合刚度影响及子层本身弯曲－扭转耦合刚度，和拉伸－弯曲耦合刚度的影响，给出有工程参考价值的计算结果。     

受弯脱层层板后屈曲有限元分析

脱层是复合材料层板结构中主要的缺陷形式之一。当脱层层板受到压力载荷的作用会造成脱层的局部屈曲和扩展,从而使结构的强度和刚度大为降低。含脱层层板的弯曲问题包含了脱层的压缩问题,却比压缩问题更加复杂。本文对含穿透脱层层板在纯弯载荷作用下的后屈曲问题进行了基于一阶剪切层板理论的几何非线性有限元分析,运用虚裂纹闭合技术求解了纯弯载荷作用下的脱层尖端的能量释放率各型分量,并用脱层扩展判据求解了脱层起始扩展载荷。     

受弯脱层层板的局部失稳临界载荷的有限元分析

含脱层的复合材料层板承受弯曲载荷作用会产生跳跃失稳，还常常引起脱层扩展，从而导致结构失效。本文用基于一阶剪切层板理论的几何非线性有限单元法分析了受弯曲曲载荷作用下含脱层板的人稳的临界载荷。本文指出分叉失稳产生了跳跃失稳，而该跳跃失稳与浅圆拱或薄圆柱壳受向心压力作用下的跳跌 同，在整体平衡路径上没有一个极限点。本文对临界载计算结果比使用能量准则的结果要小，文中给出了原因。     

带脱层的复合材料层板屈曲分析中的接触问题

用基于Mindlin板理论的有限元方法进行了带脱层损伤复合材料层板的屈曲载荷分析．为了处理在屈曲模态中上下脱层之间的接触问题，我们提出了一种有效的算法．在这种算法中，首先用一阶灵敏度分析和二次规划方法相结合的选代算法算出接触区域的虚拟力，然后将这种虚拟力转化成一些假想弹簧的刚度系数，并对原始刚度矩阵进行修正．数值算例表明本算法可以有效地克服屈曲模态中上下脱层之间的相互贯穿．同时，还对脱层的大小，形状和位置对屈曲载荷的影响进行了研究．     

层板脱层的能量释放率分析

含脱层的层板在承受压缩载荷作用时,很容易发生局部屈曲,导致脱层扩展和结构失效.本文利用可动边界变分问题对脱层扩展进行了分析,导出了脱层前缘各点处的能量释放率表达式.本文还对浅部椭圆脱层进行计算分析,指出:其能量释放率沿脱层边界有很大变化,脱层的扩展方向取决于脱层的形状、受载方式及铺层方向.     

含内埋圆形或椭圆形脱层复合材料层合板的屈曲分析

用瑞里-李兹方法来建立含内埋圆形或椭圆形脱层板的屈曲分析模型．首先利用Heaviside阶梯函数，假定一种适合于脱层板的位移模式．然后由变分原理并进行线性化得出了含内埋圆形或椭圆形脱层板的屈曲特征方程．最后通过将含表面脱层的各向同性和各向异性板的屈曲载荷与其它文献进行比较，验证了该文分析方法的正确性，并分析了含内埋圆形或椭圆形脱层的各向同性、正交各向异性和角铺层层合板各种参数对屈曲载荷的影响．     

3D复合材料中脱层的屈曲和后屈曲分析

利用ｖｏｎ Ｋａｒｍａｎ非线性薄板理论，借助Ｔａｙｌｏｒ级数展开方法，求解了３Ｄ复合材料中圆形薄膜脱层的屈曲和后屈曲问题，其中着重分析了横向纤维搭桥约束作用对脱层屈曲性能的影响。大量的计算和分析发现，与无搭桥脱层的特征不同，纤维搭桥不仅起到了抑制脱层演化发展的作用，而且也会导致脱层屈曲模态的突变，从而大大改善了结构性能，提高了结构的剩余强度和使用寿命。     

具有复合正交异性铺层和偏心加筋的圆柱壳体的屈曲问题

本文导出了具有正交异性复合铺层和偏心加筋的圆柱壳体在轴压、横向压力或它们的任意组合作用下的屈曲问题的近似解,文中提出的方法使壳中不同铺层及偏心加筋引起的弯曲与拉伸间的耦合研究成为可能。以前的研究方法表明由于忽略了弯一拉耦合效应,所予测的屈曲结果是不完全正确的。     

缝合复合材料层板面内局部纤维弯曲模型及刚度预报

提出了缝合层板面内局部纤维弯曲模型,假设缝合线受挤压后横截面为椭圆形,指出当纤维弯曲幅度较小时,缝合仅造成单胞内局部纤维弯曲,纤维弯曲角为特定值,由纤维种类决定;当纤维弯曲幅度较大时,缝合造成单胞内整体纤维弯曲,纤维弯曲角大于特定值,由纤维弯曲幅度和单胞尺寸决定。采用有限元法建立了缝合层板刚度分析方法,使缝合层板单胞满足周期性边界条件,预报结果与试验吻合较好,详细探讨了缝合参数对层板刚度的影响规律,结果表明缝合后层板刚度降低,缝合参数变化对层板刚度有较大影响。     

有限厚压电层表面金属电极脱层的屈曲研究

基于弹性有限变形理论和压电弹性体偏场理论,对上、下表面有金属电极的压电材料板内存在穿透脱层的屈曲问题进行了分析.采用平面应变模型,远处作用有均匀压应变载荷.用Fourier积分变换,界面连续条件和上、下电极表面的边界条件将问题归为第二类Cauchy型奇异积分方程组.利用Gauss-Chebyshev积分公式将该方程组变为一齐次线性代数方程组,以确定脱层屈曲载荷.算例给出了中间层为PZT-4,上、下电极为Pt的结构在不同脱层长厚比时的临界应变及相应屈曲形状.同时分析了压电层的机电耦合效应对临界应变的影响.     

纤维增强层合梁的刚度系数与振动方程

本文给出了一般的纤维增强层合梁的扭转刚度、弯曲刚度及各种耦合刚度的计算方法,建立了这类梁的一般振动问题的基本方程组,讨论了这一方程组在实际问题中的各种特例及应用问题。     

复合材料层合板屈曲述评

本文简要综述了对具有平行长纤维的单层板所构成的复合材料板的屈曲的研究。这种相对于板的中面对称地叠加而成的层合板符合正交各向异性板或各向异性板的屈曲理论。非对称的层合板则需要更复杂的包括弯曲-拉伸耦合在内的理论。考虑了一些附加的复杂因素,这包括内部孔洞,剪切变形,包含其他材料的夹层结构,局部效应,非线性应力-应变关系,湿热效应和外部加劲件。还描述了后屈曲行为以及初始缺陷的影响。从大量文献(352篇)中概括的一些有代表性的结果有助于描述各种效应。      

GLARE层板鸟撞数值模拟分析

运用大型非线性动力学有限元分析软件MSC.Dytran的ALE(任意拉格朗日欧拉耦合)分析功能,建立了基于耦合解法的GLARE层板受鸟撞作用的数值模拟模型.由于鸟体与结构发生高速撞击时呈现出流体特征,在计算中鸟体用流体本构模拟.为得到GLARE层板的层间应力,GLARE层板采用三维实体单元模拟.在耦合界面上,通过定义ALE界面传递流体域和固体域之间的相互作用.计算比较了五种不同铺层角度的GLARE层板,得到复合材料铺层角度为0°,30°,45°,60°,90°时,GLARE层板对鸟撞动力的响应,通过对计算结果比较,发现随着铺层角度增大,材料在X方向刚度降低,GLARE层板产生的应力减小,为GLARE层板的设计和应用提供了参考依据.     

含纤维搭桥的正交各向异性材料非线性矩形脱层屈曲分析

本文基于用挠度和应力函数表示的考虑含纤维搭桥影响的正交各向异性材料矩形脱层屈曲非线性方程组,采用伽辽金法获得了非线性矩形脱层屈曲的理论解,给出了屈曲载荷随脱层中心挠度、纤维搭桥因子及脱层几何和材料参数变化的解析关系式.通过理论计算与有限元数值结果的对比,验证了解的正确性.本文解可有效用于分析材料参数和几何参数以及纤维搭桥作用对结构非线性脱层屈曲行为的影响,对于复合材料抗压屈曲强度设计具有重要参考价值.     

含椭圆刚性核有限大复合材料层板弯曲应力分析

基于经典的复合材料层板理论,将有限大复合材料层板等效成各向异性弹性平板。采用复变函数理论中的Faber级数分析方法,使用最小二乘边界配点法,对含多椭圆刚性核有限大各向异性板弯曲问题进行应力分析,得到了该问题的级数解形式,分析了含椭圆刚性核层板在弯曲载荷下的应力分布,并讨论了形状和结构参数对应力分布的影响。结果表明,本文方法对于分析含多个椭圆形刚性核有限大薄板弯曲应力问题非常有效,该方法具有精度高及计算方便等优点。     

轴压层合结构脱层屈曲及其扩展研究进展

脱层及其进一步扩展可以降低层合结构的强度．首先简单介绍了脱层的一般概念、起因及其分类．从一维脱层、二维脱层和柱壳脱层三个方面介绍了脱层问题的研究概况．指出拉弯耦合和横向剪切效应对脱层结构的屈曲载荷和后屈曲特性影响很大;对于不同的材料特性和尺寸比率,脱层结构的屈曲模态和最终承载能力也不同．最后提出了需进一步深入研究的问题      

含椭圆刚性核有限大复合材料层板弯曲应力分析Bending problem of a finite composite laminated plate with elliptical rigid inclusions

基于经典的复合材料层板理论,将有限大复合材料层板等效成各向异性弹性平板。采用复变函数理论中的Faber级数分析方法,使用最小二乘边界配点法,对含多椭圆刚性核有限大各向异性板弯曲问题进行应力分析,得到了该问题的级数解形式,分析了含椭圆刚性核层板在弯曲载荷下的应力分布,并讨论了形状和结构参数对应力分布的影响。结果表明,本文方法对于分析含多个椭圆形刚性核有限大薄板弯曲应力问题非常有效,该方法具有精度高及计算方便等优点。     

层合圆柱壳体表层局部分层屈曲及其扩展

应用能量法研究了对称铺层的闭合圆柱形层合壳体的表层局部分层屈曲问题；表层分层形式有三角形，椭圆和双纽线；分析了母层壳，子层壳的几何参数，物理参数同分层屈曲临界应变值之间的关系；给出了子层分层为椭圆的分层扩展的可能发生方向。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区畸变屈曲弯矩计算公式

侧向弯曲屈曲及侧向弯扭屈曲均为钢-混凝土组合梁负弯矩区钢梁的重要屈曲模式,而现有计算方法通常只考虑到侧向弯曲屈曲,未考虑到侧向弯扭屈曲,因此有一定局限性。本文在钢梁腹板对钢梁下翼缘的转动约束刚度及侧向约束刚度的计算公式上,结合弹性介质中薄壁杆件的屈曲理论推导了工形钢-混凝土组合梁负弯矩区的侧向弯曲屈曲弯矩及侧向弯扭屈曲弯矩计算公式。实例分析表明,现有计算方法均存在一定理论缺陷,本文计算方法更为合理;同时,本文计算式比现有文献中同类型计算式更为简洁,便于手算,实用性强并适于工程应用。     

层板复合材料的疲劳剩余刚度衰退模型

根据层板复合材料在疲劳载荷作用下刚度衰退变化的现象，研究了疲劳载荷对层板复合材料刚度衰退的影响，建立了一个用于描述层板复合材料在常幅疲劳载荷作用下的刚度衰退模型，导出了剩余刚度统计分布的表达式，给出了确定模型参数的方法。利用该随机模型，可以预报层板复合材料在给定应力水平的疲劳载荷作用下循环指定周次时剩余刚度的统计分析。实验数据表明，理论预报和实验结果符合得很好。