基于可分型Hamilton正则方程的复合材料层合板自由边缘效应研究

提出一种可分型Hamilton正则方程与有限元法相结合的半解析法理论,研究辛体系下正交异性复合材料层合板自由边缘效应问题。首先根据修正后的H-R变分原理,推导可分型Hamilton正则方程,应用有限元法建立沿厚度方向的状态方程。然后,实例计算分析复合材料层合板层间应力。通过数值算例验证了方法的有效性。

层板椭圆孔自由边缘效应

复合材料层板的直边和圆孔自由边缘效应的三维应力分析,国内外已有不少的数值解和近似解析解。Rybicki等提出了各向异性板椭圆孔2维问题变换为圆孔问题的方法,本文论证了这种变换方法的3维情形,从而可根据圆孔自由边缘效应结果来估计椭圆孔自由边缘效应。

缺口复合材料层合板疲劳性能的试验研究

对带各种缺口的复合材料层合板的疲劳性能进行了研究。设计了不同类型的缺口试件 ,分别进行静态和疲劳试验。试验数据表明 ,缺口对复合材料的静强度和静刚度的影响不大 ,缺口试样的疲劳寿命还高于无缺口试样 ,与金属材料相比 ,复合材料对缺口不敏感。采用条状试样获得的力学性能不能代表复合材料的真实性能 ,实验表明自由边的缺口对结构提高疲劳寿命是有利的。文中还对疲劳过程中复合材料的刚度变化进行了研究 ,对文中所研究的层合板 ,刚度的变化可分为三个阶段 ,通过剩余刚度可以预测复合材料的疲劳寿命。

植物纤维复合材料层合板吸湿层间应力分析

为研究吸湿对植物纤维层合板层间应力的影响,采用超弹性吸湿本构模型来描述剑麻纤维增强苯甲基化木材(SFRBW)复合材料的吸湿力学行为,用Fortran语言编写了有限元用户材料子程序,建立了SFRBW层合板三维有限元模型,分析了不同湿度对不同铺设角的SFRBW斜交层合板受拉伸时的层间应力和自由边缘效应的影响。数值结果表明,对于斜交层合板,湿度对层间切应力τ13的影响最大;随着湿度的增加,层间应力集中会降低,缓解了层合板的自由边缘效应,在所有的斜交层合板[±θ]S中,[±15]S层合板层间应力τ13数值达到最大,[±55]S层合板层间应力τ13数值为零。该研究结果为湿环境下斜交层合板的优化设计提供了数值分析依据。