复合材料层合板考虑弯曲挠度和自振频率的优化设计

纤维复合材料层合板的刚度、稳定性及振动等问题都是设计中必须考虑的问题,国内外学者对“双向铺设”层合板考虑稳定、自振频率及弯曲挠度的铺层优化设计曾进行过研究,他们都是以各层板的铺设角为设计变量,然后用 Powell法或变尺度法逐次改变设计变量搜寻各层板的最优铺设角。我们对上述问题进一步进行了研究,论证了层板的拉伸-弯曲耦合刚度必定使层板的固有频率降低,使层板承受横向载荷的挠度增加,因而寻求提高固有频率或降低横向挠度的最优铺设层板必定是对称铺设结构。上述优化问题可以只对对称层板进行分析,进一步的分析还证明了上述优…     

非线性复合材料层板分层屈曲及后屈曲分析

基于修正的HahnTsai非线性本构关系,用准三维有限单元法分析了材料非线性对对称角铺设复合材料层板分层屈曲、后屈曲以及能量释放率的影响,提出一种修正的反幂法计算材料非线性层板的临界载荷·与不考虑材料非线性结果比较表明:材料非线性使复合材料层板的屈曲载荷降低,降低幅度与分层长度和纤维铺设方向有关;能量释放率及其组分均有不同程度增加;后屈曲变形加快,裂尖层间应力奇异程度下降·     

含椭圆形分层损伤层合板的非线性的热屈曲

采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法分析了含单个椭圆形分层损伤的复合材料对称层板在均匀温度场中的分层热屈曲问题，考虑了材料依赖于温度变化的性及热性质，给出了相应于不同椭圆主轴偏角β、不同椭圆长短半轴ａ／ｂ，以及对称角铺设层板在不同铺设角θ值时的线性和非线性热弹性脱层屈曲的临界温度。     

含椭圆形分层损伤层合板的非线性热屈曲

采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法分析了含单个椭圆形分层损伤的复合材料对称层板在均匀温度场中的分层热屈曲问题．考虑了材料依赖于温度变化的弹性及热性质，给出了相应于不同椭圆主轴偏角β、不同椭圆长短半轴ａ／ｂ，以及对称角铺设层板在不同铺设角θ值时的线性和非线性热弹性脱层屈曲的临界温度．     

含孔对称复合层板纤维铺设角度最优设计

复合材料的可设计性使工程设计可延伸到材料设计阶段。这里讨论了“积分型总极值”最优化方法在带孔的对称复合材料层合板纤维铺设角度优化中的一个应用。这里分剐对含椭圆孔、方形孔的单向铺层板、均匀斜交铺层板以及一般对称铺层板的各层纤维铺设角进行了最优化设计，使孔边的应力集中有明显的降低。实例表明“积分型总极值”最优化方法具有优化效果好和收敛速度较快的特点。     

碳纤维/环氧树脂复合层板脱层破断的微观过程与断裂韧性的关系

对不同铺设角[ θ6/-θ6]碳纤维／环氧树脂复合层板进行了断裂韧性Gc的测试，并用扫描电镜对脱层破坏后的微观断口形貌进行了观察．通过研究，将层板的微观破断机制同宏观力学性能相结合，讨论了其内在规律，并探讨了提高层板断裂韧性Gc的有效途径．     

反对称角铺设层合板动力响应样条有限元分析

旨在研究反对称角铺设层合板的动力响应.基于Kirchhoff经典理论,用样条有限元法以三次B样条函数构成的样条基对反对称多层角铺设层合板的3个独立位移进行插值,推导了复合材料层合板刚度阵,质量阵列式,阻尼阵列式,并由Lagrange方程导出了层合板的动力学方程,通过瑞利一李兹法建立了特征方程.并分别计算了反对称角铺设层合板在不同长宽比、不同铺层数、不同铺设角情况下的固有频率.求解了反对称角铺设层合板的动力响应问题,并与已有的成果进行了比较.     

复合材料对称层合板特征问题的灵敏度分析

由于复合材料层合板的横向剪切模量较低，因此基于克希霍夫理论而计算的层合板特征问题及其灵敏度与实际情况相差较大。本文采用层合板的一阶剪切变形理论，将纤维铺设角、材料参数和从中面到第K层板上表面的距离Zk-1视为设计变量，研究了对称层合板特征值和特征向量的灵敏度计算问题。     

纤维增强复合材料的可靠性分析

本文采用Monte Carlo模拟估算在概率情况下单向纤维复合材料的可靠度(或失效概率)。通过碳纤维加强复合材料单层板算例表明,应力与铺设角的变动将使可靠度降低,最佳铺设角也随作用应力的变动而变化。     

纤维金属层板的拉伸性能研究

GLARE是一种先进的混杂层板材料,由高韧度薄铝合金层和高强度玻璃纤维/环氧树脂层交替铺设而成,具有独特的轻质、耐疲劳、耐冲击、高阻燃性和耐腐蚀属性.系统地对GLARE层板进行了静力拉伸测试,展示了铺层结构和铺层类型对其静力学性能的影响,并对混杂模型的适用性进行了验证.结果显示:采用混杂模型法预测GLARE层的轴向弹性模量具有较高的精度,但进行强度预测时对于部分类型的层板需要考虑纤维的桥接作用.     

带圆孔复合材料层合板应力集中系数的研究

利用实验和有限元方法研究了带圆孔复合材料层合板的应力集中，分析了铺层方式对孔边应力集中的影响，对实验和有限元方法得出的结果作了比较．     

角铺设复合材料层合板的后屈曲和模态跃迁

为研究双轴受压反对称角铺设复合材料层压板的后屈曲和模态跳迁性能,由渐近修正几何非线性理论推导其双耦合四阶控制偏微分方程(即协调方程和动态控制方程);通过采用广义Galerkin方法将层合板的耦合非线性控制偏微分方程转换为系列非线性常微分方程组;然后,采用解的延拓方法软件对层合板的后屈曲行为进行分析,确定面内直边边界下层合板出现屈曲模态跃迁的路径和临界载荷.通过对四层简支复合层合板算例计算表明:该方法数值结果与有限元分析(FEA)相比,在主后屈曲区域有很好的吻合性;而当解接近第2分岔点时,有限元分析失去收敛性,而所提分析方法仍具有深入探索二次分岔后屈曲区域和准确捕捉模态跃迁现象的能力.     

双模数纤维复合材料的一种新材料模型

本文提出了双模数纤维复合材料的一种新材料模型,把它用于双模数角交铺设层板柱形弯曲计算,得到了与Jones模型解、Ambartsumyan模型解非常一致的结果。     

复合材料多层板边缘效应起因分析

为分析引起复合材料多层板自由边沿效应与端部效应的物理因素,分别研究了弹性模量、泊松比和上下两层材料主轴方向夹角时对自由边沿效 应的影响,给出了相应的三维有限元层间应力解及其三维分布图。结果表明,弹性模量和上下两层材料主轴方向夹角使层合板上下两层变形不一致,引起多层板自由边沿效应与端部效应,其泊松比是直接影响因素。     

具初始缺陷的反对称叠层铺设圆柱厚壳的大幅值振动

本文扩展了唐纳尔壳体理论，应用于包括横向剪切变形的具初始缺陷及混合边界条件的反对称角铺设圆柱厚壳的分析，给出了广义双富里衰级数表示的无限尼自由振动下的多模态解，其中与时间相关的系数由谐波平衡法确定，计算了不同参数下叠层圆柱厚壳的非线性自由振动基频，且有关文献进行了比较。     

对边简支对边滑支三维矩形层合板的精确解

在状态空间体系下,研究四边简支层合板壳精确解的文献较多,而关于其它边界条件问题的文献却不多见。根据矩形板一对对边简支(simply supported)另一对边滑移(slippery surface)的边界条件特征,构造了状态变量三角函数形式表达式。然后,基于三维的状态空间方法,将状态变量以级数形式展开,推导了相应的三维状态方程。借助四边简支矩形层合板的求解方法,给出了矩形层合板表面受均布压应力作用下的数值实例。从数值结果和位移图形可以看出,本文的矩形层合板弯曲变形具有明显的圆柱弯曲特征,其数值结果可作为其它数值法的标准解。     

层合板热弹性问题混合状态Hamilton半解析法

从单斜晶材料热弹性问题分析的Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ泛函表达式出发，推导了混合边界条件下热弹性问题分析修正的Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ泛函表达式；建立了复合材料层合板热弹性总是了分析的混合状态Ｈａｍｉｌｔｏｎ等参元列式；给出了状太民方程的求解过程。     

层合板的微观破坏机理研究

本文以代表性体积单元作为基本单元,对同时受载荷作用和湿热变化影响的层合板进行了微观力学分析,给出了单尾板中组分材料的微观应力,从理论上对层合板的微观破坏机理进行了研究。本文提出的微观强度分析方法更能反映层合板的微观破坏机理。     

Optimum Design of Laminates with Aooroximate Fully Isotrooic Behaviors

The paper presents an efficient stiffness optimization approach to fully isotropic laminates with approximate isotropic behaviors respect toboth extensional and bending stiffnesses. Based on the Integral global minimization method, the layer orientation angles andthe layer thickness ratios are chosen as design variablesand the lamination parameters are minimized to get theopthnal designs. Example of laminate with approximatefully isotropic behaviors is presented, which has lessthan one-third the number of plies of a fully isotropiclaminate.     

基于简化Zinoviev力学模型的复合材料层压板失效分析

根据Zinoviev对复合材料单层板的力学行为分析,对单层板在横向载荷和剪切载荷作用下的力学模型进行了简化,并提出了形式简单的刚度折减公式.结合二维Hashin准则,采用增量法,编写了复合材料层压板强度预测程序.应用该程序对典型算例进行了强度预测,结果显示,简化后的模型能够在保证原模型计算精度的基础上,使计算过程更加简化,方便应用.