复合集装箱底板力学性能预测与有限元分析

运用经典层合板理论和一阶剪切变形理论预测了单板定向刨花板复合集装箱底板的有效弹性模量、跨中正应力和挠度,并将预测结果与有限单元法所得的结果进行了比较。 用有限单元法对3种不同厚度木单板复合的集装箱底板的弯曲性能进行了分析。结果表明,理论预测与有限元分析结果基本相符;采用较大厚度比的单板不但可有效提高复合集装箱 底板整体的刚度性能,而且可显著减小结构中的正应力。     

考虑横向剪切效应的竹材层合板弯曲变形

用层梁经典理论,一阶剪切变形理论以及有限单元法分别计算了竹材层合板梁的弯曲变形,为验证理论分析与数值计算结果是否合理,对实际结构变形进行了测定。结果显示,竹材层合板梁在跨高比较小时具有十分显的的横向剪切交 ,一阶剪切变形理论与有限单元法均能足够精确地反映含有剪切效应的梁的弯曲变形,横向剪切效应很小时,经典理论的解与实际情况的符合程序优于一阶剪切变形理论。     

含剪切自由度的厚薄通用三角形层合板单元

基于一阶剪切变形理论（FSDT）,构造了一种新型的消除剪切闭锁的三角形层合板单元,简记为CDST-S6单元。该单元剪应变场及单元转角场由结点包含有两个剪切自由度的DST-S6单元理论确定,不需要借助减缩积分、假设应力或应变等辅助数学手段,也不会产生对稳定性带来影响的附加零能模式,较好地解决了厚薄板单元的剪切闭锁难题,且其公式推导过程和最终的表达式比目前能考虑剪切变形的绝大多数层合板单元更为简单,可方便地进行有限元数值求解分析。数值算例表明,CDST-S6单元有较高的精度和收敛性,是一种厚薄通用的优质层合板单元。     

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。     

基于Mindlin理论的复合材料层合板的有限元分析

以带转角的4节点20个自由度的四边形复合材料层合板单元为研究对象，建立了基于Mindlin一阶剪切变形理论的任意铺设情况层合板的有限元分析方法。该方法克服了在Kirchhoff假定下的板元素只能适用于很薄的高模量层合板元和较薄的低模量板元的局限性，具有实用性更广，精度较高的优点。     

低温下含分层的复合材料层合板渗漏问题研究

针对含有横向基体裂纹与贯穿型分层的复合材料层合板,建立了一个四子域的二维力学模型,利用一阶剪切变形理论(FSDT),并结合连续性条件和边界约束条件获得拉伸载荷作用下与裂纹密度和分层长度相关的分层裂纹张开口位移(DCOD)的理论解．运用COMSOL软件进行有限元建模计算,验证了理论解的精确性．利用获得的DCOD解,通过达西定律给出了氦气通过复合材料层合结构的渗透方程,最终确定了氦气经过结构的渗漏率．同时,采用经典的热压法制备了预埋一定裂纹密度与分层长度的T700碳纤维增强体/环氧树脂基复合材料层合结构,并利用一台高真空系统进行了渗漏实验．结果表明：在渗漏率保持小于1×10^-5Pa·m3/s渗漏量水平上,理论值与实验结果相符合．本模型对于分析航天低温贮箱的渗漏规律具有重要参考价值．     

压电层合板壳剪切变形理论

提出了一种压电层合板壳的一阶剪切变形理论,采用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理、压电理论和层合板壳的一阶剪切变形板壳理论,推导了压电层合板壳系统的运动方程,根据一阶剪切变形理论,得到压电压合壳的应变位移关系;并由复合材料板壳的广义内力公式和压电本构关系,导出压电层合壳的广义内力－位移－电场关系;利用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理进行了变化推导,得到压电层合板壳剪切变形理论的运动方程,以及力学和电学边界条件。该理论可应用     

考虑横向剪切变形的层合板弯曲应力分析

比较了考虑横向剪切变形的几种力学模型，提出了一种新的假定剪应力沿板厚呈抛物线分布的分层模型，以特殊正交各向异性层合板为例，采用两种不同的方法建立了各层剪切应变的关系，推演了层合板横向弯曲的微分方程组及边界条件，复例表明，计算精度较高。     

无限大正交加筋层合板的隔声性能分析

基于经典层合板理论,计及加强筋弯曲及扭转运动影响,建立无限大正交加筋层合板传声损失的理论模型.采用空间谐波展开和虚功原理的方法,推导出正交加筋层合板的传声损失计算公式,并将计算结果与简化模型和板梁组合模型的计算结果进行对比,结果吻合良好,验证了所建模型的有效性及广适性.最后,数值分析了层合板铺设方式、铺设角度、刚度、材料损耗因子和加筋间距等参数对结构隔声性能的影响.     

结构对托盘用竹木复合层合板力学性能的影响

根据复合材料层合板理论设计出加入4种不同层数的毛竹片并且按不同铺层位置正交排列的竹木复合层合板,对各种层合板的最大荷载(Pmax)、弹性模量(MOE)、抗弯强度(MOR)和最大变形挠度(f)等进行了测试及分析.结果表明:在层合板的表层和底层加入竹片层可以大大提高层合板的最大荷载、弹性模量和抗弯强度等力学性能.同时采用主成分分析法确定了比强度的大小可以作为判断竹木复合层合板结构优劣的主要评价指标.     

正交各向异性叠层复合材料板弯曲分析的有限单元法

文中构造出２０结点４８自由度三维退化层合板单元,用于分析各层片均为正交各向异性的叠层复合材料板的弯曲问题。该单元继承了文单元的优点,增强求解复合材料板的功能,对最有较强的适应性。对比同类问题分析,基于单层和分层理论的各类数值方法及状态空间理论的精确解法。本文方法简便易行,有相当的精度保证,求解效率也远高于上述诸法,是一种适合于结构总体分析的有效方法。     

复合材料层合板的粘弹性有限元分析

用有发元方法进行复合材料层合结构的线性粘弹性分析,以粘弹性材料松弛型积分本构关系为基础,给出了复合材料层合板的有限元控制方程及相应的有限元分析程序,通过关例计算,分析了层合板的粘弹性响应,结果表明,本方法是行之有效的。     

复合材料薄壁梁的翘曲

将薄壁结构杆件的平衡理论引入复合材料薄壁梁的分析中，来分析复合材料薄壁梁剖面的平面外翘曲规律．针对复合材料叠层对翘曲规律的影响，将复合材料薄壁梁视为叠层壳，用三维实体元对梁剖面的翘曲问题进行研究．数值实验结果证明：材料的叠层对薄壁梁截面翘曲影响不大，平衡理论可在复合材料薄壁结构中应用．     

层合易碎复合材料的设计与试验

提出一种新型易碎复合材料结构,单向连续纤维复合材料有纵向抗拉强度高而在横向易被撕裂的特点,把带有沿垂直纤维方向刻痕的单向板交错铺设制成层合板.研究了层合板在集中力作用下的力学行为及其在冲击载荷下的破坏形式,并采用有限元对其进行数值分析,有限元分析结果与实验结果吻合.     

空间等参拟协调元在复合材料层压结构中的应用

本文将一空间等参拟协调元推广到复合材料层合结构的分析中,该单元既可作为块元又可视为层合板元,且特别适用于变厚度的复合材料层合结构的分析.数值实例计算表明,该单元用于薄层合板时无剪切自锁现象,有良好的计算精度和效率.     

内部分层对复合材料层合板承载能力的影响

根据含分层损伤复合材料的高阶有限元模型,分析了内部分层对复合材料层合结构的影响。分析表明,内部分层将引起层合板应力分布变化,应力值提高,由此将导致复合材料层合结构承载能力的显著下降。     

复合材料铺层板低速冲击作用下损伤的有限元分析

建立了分析纤维增强树脂基复合材料层合板在横向低速冲击作用下损伤和变形行为的有限元模型.针对铺层板的层内损伤,在采用应变描述的Hashin失效准则的基础上,建立了单层板的逐渐累积损伤本构模型;针对铺层板的层间脱层损伤,使用界面单元模拟层间粘接区域,在采用力与相对位移表示的材料模型的基础上,建立了各向同性脱层损伤模型,通过结合传统的应力失效准则和断裂力学中的能量释放率准则定义界面损伤演化规律.计算模型通过有限元软件ABAQUS/Explicit的材料模型用户子程序实现.使用该计算模型对铺层方式为(04,904)S的碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合板在不同横向低速冲击作用下的损伤和变形行为进行预测分析,并将数值仿真结果与试验结果进行了比较,验证了所提出模型的正确性.     

复合材料叠层圆柱壳体的弹性理论解

本文采用三维各向异性弹性理论直接求解纤维增强的复合材料叠层圆柱壳体在轴向载荷作用下的位移场和应力场.所得结果对纤维增强叠层圆柱壳体的可靠性设计和强度破坏的分析有一定的实用价值。