压缩载荷下复合材料加筋曲板屈曲后屈曲分析

该文对复合材料加筋曲板结构建立了压缩载荷下的后屈曲非线性有限元模型。在曲板与筋条间采用界面单元模拟胶接界面。采用Hashin判据作为复合材料的失效准则,界面单元使用Quads判据作为失效准则。通过折减材料刚度的方法,研究了在压缩载荷下加筋曲板结构的渐进损伤过程。将有限元仿真获得的结果与试验值进行比对,两者一致性较好,证明了该有限元分析方法是合理的。

考虑脱粘的复合材料加筋板屈曲后屈曲及承载能力数值分析

建立了复合材料层合加筋壁板的屈曲后屈曲有限元分析模型。该模型采用界面单元以有效模拟筋条和壁板之间的连接界面,连接界面和复合材料层板分别采用Quads和Hashin失效准则作为失效判据,引入材料刚度退化模型,采用非线性有限元方法,研究了复合材料加筋壁板在压缩载荷下的前后屈曲平衡路径及破坏过程。数值分析结果与实验结果吻合良好,证明了该方法的合理有效性。详细探讨了筋条尺寸及界面单元强度等参数对加筋壁板屈曲后屈曲行为及承载能力的影响规律,研究表明增加筋条截面惯性矩及筋条密度在一定程度上能有效提高加筋板的屈曲载荷与极限强度,筋条密度增加到一定程度会引起结构破坏形式由失稳破坏转变为压缩破坏,界面强度与铺层方式对极限强度有重要影响,界面脱粘是引起加筋板最终破坏的重要因素。

高温带钢的局部宽度内压屈曲及后屈曲分析

根据工业生产中最主要8种带钢浪形(即板形缺陷)的浪形函数和其对应的带钢纵向不均匀伸长率的横向分布,抽象出产生此浪形的局部内压屈曲过程的位移函数和端边界外力条件,然后分别运用弹性薄板小位移理论和大位移理论建立了屈曲和后屈曲变形模型,并使用能量法进行了求解。在过去对常温态带钢此类问题研究的基础上,对高温态带钢的此类屈曲变形进行理论分析和数值计算,获得了各种工况下的屈曲条件和瓢曲生成路径。

薄壳结构的向量式有限元屈曲行为分析

基于向量式有限元三角形薄壳单元的基本理论,推导力控制法和位移控制法的基本原理及在向量式有限元中的处理方式,以实现薄壳结构的屈曲和后屈曲行为分析。在此基础上编制薄壳结构的屈曲计算分析程序,并通过算例验证。研究结果表明:所编制的向量式有限元薄壳单元程序可以用于薄壳结构的静、动力屈曲和后屈曲分析,验证了理论推导和所编制程序的有效性和正确性。无需进行特殊处理,采用位移控制法可有效越过屈曲极值点,跟踪获得薄壳结构大位移大转动、屈曲及后屈曲运动变形的全过程。

外压加筋圆柱壳总体屈曲Koiter——边界层奇异摄动法

将Ｋｏｉｔｅｒ理论和奇异摄动理论中的边界层法相结合处理加筋圆柱壳无因次化非线性边界层型Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌ方程由分支点和边界层导致的双重奇异性，提出外压加筋圆柱壳总体屈曲Ｋｏｉｔｅｒ—边界层奇异摄动法。从摄动意义上分析边界条件，前屈曲非线性和初始几何缺陷对外压加筋圆柱壳屈曲载荷的影响。算例表明，本方法具有良好的计算效率和计算精度，与数值解相比更能揭示内在影响规律。

飞机复合材料加筋壁板结构屈曲和后屈曲研究

对复合材料加筋壁板结构进行压缩稳定性试验和有限元仿真分析研究。首先,建立复合材料加筋壁板结构的有限元仿真模型,通过计算有限元仿真应变数据和试验应变数据之间的SAC(应变判定准则)值来验证仿真模型的准确性。然后,采用特征值分析法对结构进行屈曲分析,得到结构的屈曲模态、屈曲特征值以及屈曲载荷。接着,利用弧长法对结构进行后屈曲分析,得到结构的屈曲载荷、后屈曲承载路径以及破坏载荷。最后,对比研究两种分析方法计算值与试验分析值,验证了分析方法的正确性。探索出了加筋壁板结构屈曲与后屈曲的分析方法,对加筋壁板承载能力的研究有着指导借鉴作用。

静水外压环肋圆柱壳非弹性总体屈曲分析

给出环肋圆柱壳在静水外压下非弹性总体屈曲和后屈曲分析增量形式的Ｋａｒ－ｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌ型方程并采用作者建议的奇异摄动解法进行求解．本构关系采用形变理论，壳体的非弹性状态由边界层外部的均匀应力状态确定．算例表明，本方法能够比较准确有效地分析环肋圆柱壳在静水外压下非弹性总体屈曲和后屈曲．

压剪联合载荷作用下复合材料壁板屈曲及后屈曲性能计算与优化方法研究

复合材料壁板被广泛用于航空航天结构,在外部复杂工况下壁板通常会受到面内压剪载荷的联合作用,其屈曲及后屈曲响应直接影响此类结构的极限承载能力。为此,基于改进的Koiter摄动理论,提出一种能够快速精确地开展复合材料壁板非线性屈曲分析的摄动有限元降阶方法,然后计算获得壁板的屈曲/后屈曲性能指标,即非线性屈曲载荷、后屈曲承载刚度以及承载刚度残余系数,最后将摄动降阶方法嵌套到复合材料铺层优化的分析流程中,获得压剪联合载荷下各种屈曲/后屈曲性能指标的最优铺层信息。数值算例验证了所提出方法的高效性和有效性。

侧边边界条件对复合材料加筋板轴压载荷下屈曲和后屈曲性能的影响

为研究侧边边界条件对复合材料加筋板压缩稳定性能的影响,首先采用有限元软件对压缩载荷作用下的复合材料加筋板进行建模数值计算,得到加筋板在侧边简支和自由2种边界条件下的屈曲载荷和形式,然后采用工程计算方法对加筋板轴压承载能力进行了估算,参考计算结果,分别对侧边有支持和侧边自由2组加筋板进行轴向压缩试验,分析侧边边界条件对试验件的屈曲形式、屈曲载荷以及后屈曲破坏过程的影响。试验结果表明:侧边支持条件会影响加筋板的屈曲形式和破坏形式。对于侧边有支持的试验件,屈曲后整体变形较小,筋条的压缩断裂是主要的破坏形式;而侧边自由的试验件屈曲后会逐渐出现整体弯曲变形,变形引起的筋条脱粘和弯曲断裂则是主要的破坏形式,且筋条脱粘会显著降低结构的承载能力。有限元计算结果与试验结果较吻合,验证了有限元模型的合理性。采用工程计算方法对侧边有支持的加筋板承载能力进行估算具有较好的精度。

非线性弹性土中桩基的屈曲和后屈曲分析

把桩基视为一种嵌入于非线性弹性土中的梁-柱结构,研究了受轴力和分布力作用的桩基的屈曲和后屈曲。首先,在中等程度的有限变形条件下,建立了分析弹性梁-柱结构力学行为的一般的3维非线性数学模型。其次,作为模型的应用,分析了3种不同端部条件下桩基的非线性稳定性。借助于打靶法,这些稳定性问题被转化为相应的有限维分支方程的分叉问题。最后,根据奇点理论和分支问题的数值计算方法,提出了一种计算相应分叉问题分支解的新的数值计算方法,并成功计算了3种不同端部条件下桩基的前屈曲状态,前3个临界载荷,后屈曲状态,以及相应的后屈曲平衡路径,并进行了比较。

铝锂合金加筋壁板剪切屈曲性能

为研究剪切载荷下2A97铝锂合金加筋壁板的屈曲与后屈曲行为,设计了加筋壁板和夹具,完成了壁板的剪切试验;得到了加筋壁板的失稳载荷、破坏载荷以及破坏模式;采用受剪板屈曲与张力场理论计算了加筋壁板的剪切屈曲失稳载荷;建立有限元数值计算模型对加筋壁板屈曲行为进行计算分析,并将数值结果与试验结果对比。结果表明:加筋壁板的屈曲模式为筋条间蒙皮的局部屈曲;加筋壁板的破坏模式为沿加载对角线方向蒙皮的凸起,破坏原因为蒙皮的塑性变形、撕裂以及筋条的扭转变形;利用张力场理论可以得到较准确的屈曲失稳载荷,与试验误差为6.56%;数值模拟得到的屈曲与破坏模式与试验吻合,失稳载荷和极限载荷与试验结果误差分别为1.22%和11.52%。

腹板开口对复合材料梁腹板剪切承载性能的影响

针对平面编织复合材料梁腹板结构剪切载荷作用下的面内剪切屈曲失稳和后屈承载能力问题,采用实验与有限元方法进行了研究。结合实验所得应变分布规律与有限元分析所得失稳模态分析了梁腹板结构剪切失稳特点。后屈曲承载分析中引入了平面织物复合材料Hashin失效准则,获得的结构主要失效模式包括纬向纤维压溃和经向纤维拉断,与实验结果符合良好。基于经实验结果验证的有限元模型进行了参数化研究,分析了腹板开口尺寸和开口形式对平面织物复合材料梁腹板剪切稳定性、承载能力和破坏模式的影响。研究结果可为复合材料结构设计和强度评估提供参考。

金属加筋板屈曲和后屈曲有限元建模技术综述

介绍了飞机加筋板结构在压缩和压剪载荷作用下有限元模型离散化技术，包括网格化分尺度、元素选择、几何缺陷假定，以及数值求解方法等。在此基础上，形成模型离散化方法，为工程设计人员对加筋板结构强度有限元建模分析提供参考。

长桁-翼肋连接对复合材料单加筋板压缩性能的影响

采用试验和有限元方法研究了复合材料含翼肋单加筋板试验件的压缩性能,试验件包括带有长桁-翼肋连接和不含长桁-翼肋连接2种类型。试验和数值计算研究结果表明:与不含长桁-翼肋连接的试验件相比,带有长桁-翼肋连接的试验件具有较高的刚度和较高的临界屈曲失稳载荷,在后屈曲承载过程中具有较小的形变和较小的最终破坏载荷。试验件的最终破坏模式总是长桁与蒙皮间的界面脱粘,这表明长桁-翼肋连接对加筋板试验件的最终破坏模式无影响。在复合材料翼面结构设计中,需要综合考虑长桁-翼肋连接对加筋板初始临界失稳载荷、后屈曲变形和结构承载能力等方面的影响。

湿热环境下考虑累积失效和分层损伤AGS结构的稳定性

对湿热环境下考虑累积失效和分层损伤的先进复合材料格栅加筋结构(AGS)的稳定性进行了数值分析。基于一阶剪切理论和Von Karman非线性变形假设建立了含分层损伤复合材料AGS结构的有限元模型,并推导了考虑温度和湿度效应的AGS结构有限元列式,同时给出了材料破坏准则。通过典型算例讨论了湿热环境、累积失效及分层损伤等因素对复合材料AGS结构稳定性的影响,数值结果表明当上述因素导致结构的屈曲模式发生突变时,其对AGS结构稳定性能的影响是不容忽视的。