基于一阶zigzag理论的软芯复合夹层板冲击载荷下的动态响应分析

本文提出一种简化的用于求解软芯复合材料夹层板的一阶zigzag理论模型,该模型能精确求解外载荷作用下软芯复合材料夹层板的静态和动态响应。软芯复合材料夹层板的上下面板采用一阶剪切变形理论,芯材运用线性函数模拟横向和面内位移。模型充分考虑芯材厚度方向的应力和应变,能很好满足横向剪切应力和位移界面边界条件。基于此模型,运用Newmark法求解控制方程分析冲击载荷作用下简支软芯复合夹层板的动态响应,将提出的一阶zigzag理论模型与公开发表的文献结果进行了准确性对比验证。在验证的基础上进行了一系列的参数研究,并详细研究了各种参数对夹层板动态响应的影响。计算结果能为船用软芯复合材料夹层板提供理论设计指导。

聚氨酯泡沫复合夹层板抗爆特性分析

聚氨酯泡沫复合夹层板是一种可广泛应用于防护工程中的新结构形式 ,据此对聚氨酯泡沫材料夹层板进行了爆炸荷载下有限元分析 ,并与粘钢混凝土板及混凝土板两种板结构进行了比较 。

竹碎料含水率对无胶竹木复合夹层板性能的影响

以竹碎料为芯层材料,以杨木单板为表板材料制备无胶竹木复合夹层板,研究芯层竹碎料含水率对夹层板各种性能指标的影响规律。结果表明:芯层竹碎料含水率对无胶竹木复合夹层板的内结合强度、表面胶合强度、吸水厚度膨胀率的影响显著,而对静曲强度和弹性模量的影响不显著。综合考虑各种性能指标,确定芯层竹碎料的含水率为18%左右制备的无胶竹木复合夹层板的性能较优,并且达到室内干燥状态下使用的普通刨花板的用板要求。

船用钢-聚氨酯复合夹层板的冲击性能分析

钢-聚氨酯复合夹层板作为一种新型复合材料,已成功运用于船舶的修造中。本文利用试验及有限元数值模拟的方法对普通钢板和该复合夹层板的冲击变形及能量吸收进行了对比分析,探讨了钢-聚氨酯复合夹层板的能量吸收机理及抗冲击性能,为该复合夹层板在船舶设计与制造方面的应用提供有益的参考。

钢板-泡沫材料复合夹层板抗爆性能试验研究

钢板-聚氨酯泡沫夹层板是一种应用于地下防护结构的新型复合材料。为探讨该种复合材料夹层板在爆炸荷载作用下的性能,确定其破坏形态和特点,对其进行了野外抗爆特性试验研究。结果表明,复合材料夹层板抗爆能力强,吸能特性好,具有抗多次重复爆炸破坏而不丧失使用功能的特点。

结构与速度参数对复合夹层板冲击性能的影响分析

文章运用有限元数值仿真技术,从碰撞力、吸能等耐撞性角度出发,分析了复合夹层板结构尺寸参数以及速度参数对冲击性能的影响,对复合夹层板的船体耐撞结构设计具有一定的指导作用。

新型CSIPs复合夹层板的力学性能研究

结合玻璃纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,即FRP)和SIPs板(Structural Insulated Panels)的优点,提出了一种以FRP作为面板,扩展聚乙烯泡沫(EPS)为芯板的CSIPs复合夹层板.为了掌握CSIPs复合夹层板的力学性能,首先采用Reissener大挠度理论,推导了CSIPs复合夹层板的挠度和极限承载力的计算公式;然后应用ANSYS软件进行了有限元模拟分析;最后制作1 000 mm*1 000mm的CSIPs复合夹层板进行了模型试验研究.结果表明,理论分析解、有限元模拟结果和试验结果三者基本一致,根据大挠度理论推导出的CSIPs复合夹层板的位移及极限承载力正确;CSIPs复合夹层板重量轻、强度高的优点突出.

湿热环境对损伤分层复合材料夹层板屈曲性能的影响

建立了一个分析含面板内分层损伤的复合材料夹层板屈曲性能的二维弹性基础模型 ,采用 Rayleigh-Ritz法研究了任意的湿热环境对分层的复合材料夹层板屈曲性能的影响。考虑了材料依赖于温度变化的弹性及热、湿性质。

基于Zig-Zag变形假定的复合材料夹层板的自由振动

针对复合材料夹层板的实际变形特征,基于ZigZag变形假定和Mindlin一阶剪切理论,建立了复合材料夹层板自由振动的有限元模型,在该模型中分别对上、下面板和芯体建立了三个独立坐标系,使三部分的转角独立,为具有厚夹芯和软夹芯的复合材料夹层板的动力分析提供了一种更为准确的有限元模型;在此基础上推导了相应的刚度阵和质量阵,并采用子空间迭代法求解夹层板的固有频率。通过典型考题证明了本模型的有效性。文中最后还通过参数讨论,研究了具有不同长厚比的复合材料夹层板基频的变化规律。

考虑芯层横向变形的粘弹性复合材料夹层板结构的声振特性分析

夹层板结构具有很高的比强度和比刚度。若芯层采用粘弹性阻尼材料,夹层板结构还具有良好的隔振和隔声特性,因此在工程结构中得到广泛应用。以往的夹层板理论大多忽略了芯层的横向正应变和横向正应力,在分析芯层较厚的夹层板或者夹层结构的高频振动问题时由于不能体现芯层的横向压缩变形,往往显得不够合理。针对这一不足,构造了一个复合材料夹层板单元:夹层板的上下面板采用基于一阶剪切变形理论的Mindlin假定以及层合板理论进行分析;采用文献[6,7]中提出的Timoshenko层合厚梁理论构造了单元每边的转角和剪应变场,消除了Mindlin板单元当板厚变小时的剪切锁死问题;假定芯层的位移沿厚度方向线性变化,并用上下面板的自由度表示,最终形成以上下面板自由度表示的系统总的运动方程。该单元不仅考虑了芯层的横向剪切变形,还考虑了芯层的横向压缩变形。数值计算结果表明:无论对于静力问题、动力问题还是声辐射等问题,考虑芯层的横向压缩变形是合理的,也是有必要的。

含界面脱粘及表板基体开裂损伤的复合材料夹层板非线性稳定性的研究

本文作者基于“zig- zag”模型和 Mindlin一阶剪切变形板理论 ,推导了复合材料夹层板屈曲分析的有限元列式 ,在该列式中考虑了面板的横向剪切变形和芯体的面内刚度对夹层板力学性能的影响。针对具有面板和芯体间界面脱粘和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征 ,分别提出了分层模型和多标量损伤模型 ,并推导了多标量形式的损伤本构关系。采用修正的 Newton- Raphson迭代格式求解含损复合材料夹层板的非线性稳定性性状。通过算例研究了脱粘面积、基体的损伤演化、表板的铺设方式及载荷形式对复合材料夹层板屈曲性态的影响。本文作者给出的有限元模型和结论 ,对复合材料夹层板结构设计的损伤容限的制定具有一定的参考价值。

含损伤复合材料夹层板剩余压缩强度数值分析

综述了作者在含损伤复合材料夹层板剩余压缩强度的研究方面所取得的一些近期进展 . ( 1 )基于“Zig-Zag”模型和 Mindlin一阶剪切变形板理论 ,推导了复合材料夹层板线性和非线性屈曲分析的有限元列式 ;( 2 )推导了材料性质与温度有关的复合材料夹层板增量求解形式的有限元列式 ;( 3)针对具有面板和芯体间界面开裂和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征 ,分别提出了分层模型和多标量损伤模型 ,并推导了多标量形式的损伤本构关系 ;( 4)建立了考虑桥联影响的具有表板与芯体开裂损伤的复合材料夹层板屈曲分析有限元列式 ;( 5)以整体 -局部变分原理为基础 ,提出了复合材料夹层板后屈曲分析的有限元分析方法 ,研究了含表板 /芯体开裂损伤的复合材料夹层板的后屈曲路径 .以典型结构为例 ,讨论了表板铺设方向、开裂面积大小。

低速冲击后含损复合材料夹层板剩余强度研究进展

摘 要 综述了受低速冲击后复合材料夹层板的损伤性态研究进展,重点介绍了倍受复合材料工程结构设计师所关注的受损复合材料夹层板的剩余拉/压强度.主要内容为:m复合材料夹层板损伤特征;（2）剩余拉伸强度;（3）剩余压缩强度;闪相关问题的讨论与研究展望.

含界面开裂损伤的复合材料夹层板线性和非线性热—机械力屈性态研究

本文提出基于复合材料层合板的一阶剪切理论和ｚｉｇ－ｚａｇ变形假定的有限元模型，研究了含表板与心体间开裂损伤的复合材料夹层板的线性和非线性热－机械力耦合情况下的屈曲问题，在分析中考虑了材料性质与温度的相关性。通过典型算例分析，讨论了热－机械力耦合效应和损伤面积大小对夹层结构的屈性态的影响关系。

含面\芯开裂损伤复合材料夹层板考虑几何非线性的能量释放率数值分析

基于一阶剪切变形理论,zig-zag变形假定和vonKarman大挠度理论,提出了含不同形状面\芯开裂损伤复合材料夹层板在受压缩载荷作用下的开裂前缘能量释放率研究的有限元分析方法,研究了在轴向应变作用下,具有面\芯开裂损伤复合材料夹层板的分层断裂力学行为,并讨论了在大变形下几何非线性对能量释放率分布规律的影响。通过典型算例分析表明:具有面\芯开裂损伤复合材料夹层板的分层前缘能量释放率的大小和分布规律与开裂面积、开裂形状和受载方向有关。

含面\芯开裂损伤复合材料夹层板的自由振动

基于Zig Zag变形假定和Mindlin一阶剪切理论,提出了具有面板和芯体开裂损伤复合材料夹层板自由振动的有限元分析方法。为了更好地反映夹层板截面变形的齿形特征,分别对上、下面板和芯体建立了3个独立坐标系,并定义三部分的转角为独立变量;同时又针对面\芯开裂特征,将整个结构视为上、下子板和基板三部分。根据开裂前缘位移连续条件,建立了复合材料夹层板面\芯开裂损伤分析模型。在此变形假定和损伤模型基础上,推导了含损伤复合材料夹层板各部分的刚度阵和质量阵列式,并采用子空间迭代法求解了夹层板的固有频率。通过参数讨论得出:大面积的开裂损伤会使结构频率急剧降低;面积相同而形状不同的开裂损伤对夹层板的各阶固有频率的影响不同;适当的面板铺设方式将会提高结构的固有频率;提高面板的厚度可大幅度提高夹层板的各阶固有频率。

含损伤复合材料夹层板的热机械力耦合屈曲性态

基于板的一阶剪切理论和Zig Zag变形模型 ,采用有限元分析方法 ,研究了在热 机械力耦合作用下 ,含损伤复合材料夹层板的线性和非线性屈曲问题 ,在分析中考虑了材料热和机械性质随温度变化的特征以及表板与芯体间的界面桥联影响 ,并通过对典型算例的分析和讨论 ,说明了桥联刚度和热 机械力耦合效应对含损伤复合材料夹层板结构的屈曲性态的影响是十分显著的 .

考虑桥联影响的含分层损伤复合材料夹层板屈曲分析

基于Zig Zag模型和Mindlin一阶剪切理论 ,给出考虑桥联影响的具有表板与芯体分层的复合材料夹层板屈曲分析有限元方法 ,并以单向受压下含分层复合材料夹层板为例 ,讨论了桥联刚度、铺设角、损伤区大小对复合材料夹层板屈曲特性的影响 .通过典型算例的参数讨论发现 ,当桥联刚度达到某一特定值时 ,含损复合材料夹层板的屈曲临界力和模态出现跳跃 ,其中由局部失稳转为混合失稳模态时 ,其临界力的跳跃幅度最大 ,故若合理利用桥联刚度 ,设计者可提高含损复合材料夹层板的抗屈曲能力 .

用有限元方法求解复合材料夹层板的动态特性

引言由复合材料迭层板作为面板而制成的夹层结构,当分析其动态问题时,因为夹芯的剪切模量较面板的剪切模量小,而必须考虑夹芯沿厚度方向的剪切变形外,面板的横向剪切效应也不能忽略,这就需要考虑夹层结构的耦合效应。一般来说,夹芯是用较软的粘弹性材料制成,具有较高的阻尼值,因而,夹芯对结构减振效果的影响,已为越来越多的人们所关注。

复合材料加筋夹层板动力学固有特性影响因素分析

以复合材料加筋夹层板为研究对象,基于有限元分析,对其固有振动特性的影响规律进行了研究。对比分析了一字型、十字型、卄字型及井字形不同加筋结构方案夹层板的静刚度及固有振动特性;研究了宽高比对加筋板固有振动频率的影响;对比探讨了一字型加筋板加强筋芯材弹性模量变化对结构固有振动特性的影响规律。结果表明:适当选择加筋形式、加强筋宽高比以及加强筋芯材能有效提高复合材料加筋夹层板的静刚度及固有振动特性。