复合材料层合板表面椭圆形分层非线性屈曲分析

基于修正型Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ非线性本构模型，利用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法，研究了复合材料层合板表面椭圆形分层非线性屈曲性态．采用阻尼因子法有效地克服了非线性迭代过程中屈曲应变的振荡现象．数值结果表明：某些层合板椭圆形分层非线性临界应变与线性临界应变有明显差别．     

黏弹性层合板壳蠕变屈曲的持久临界荷载

基于一阶剪切变形理论与经典屈曲理论,着重分析黏弹性层合板和层合圆柱壳蠕变屈曲的瞬时弹性临界荷载与持久临界荷载．利用Laplace变换,由压屈方程导出相空间的临界荷载,根据Laplace逆变换的初、终值定理得到瞬时弹性临界荷载与持久临界荷载,论证了两种临界荷载的黏弹性解与准弹性解是等同的．构造扰动模型对持久临界荷载的含义进行说明．以硼纤维／环氧树脂基复合材料为例,分析了层合板与层合圆柱壳所对应的两种临界荷载,通过对横向剪切刚度以及面内柔度中黏弹性效应的考察,揭示导致黏弹性层合板、层合圆柱壳蠕变失稳的因素．     

单轴载荷作用下对称正交铺设层合板的脱层屈曲研究

用里兹法确定在单轴载荷条件下具有单一脱层的对称正交铺设层合板脱层屈曲的临界屈曲载荷。脱层区域假定为椭圆形状,同时研究脱层部分的厚度、半轴比和子层角对于临界屈曲载荷的影响,分析预见的临界载荷与已有结果基本吻合。     

含单个分层复合材料层合板后屈曲性态研究

基于Mindlin假定下大变形的板／壳理论,采用参考面单元和虚拟杆单元相结合的非线性有限元方法,建立了分层损伤层合板后屈曲分析的有限元计算模型,并研究了考虑层间接触效应的单分层层合板的后屈曲性态．着重研究了分层深度、铺层次序和分层尺寸对含单个穿透分层层合板后屈曲性态的影响,如随分层位置沿厚度方向由表面向中心靠近,层合板后屈曲载荷呈下降趋势;当分层尺寸确定时,层合板的铺层次序及分层深度对后屈曲载荷的影响呈现明显的规律性;不同分层尺寸对后屈曲模态有显著影响等．所得结论对层合板结构设计和评估有指导意义。     

复合材料层合板在不同温度场中的热屈曲行为

基于经典冯·卡门(Von Karman)平板理论,运用哈密顿(Hamilton)原理,分别对复合材料层合板在均匀温度场下和非均匀温度场下的热屈曲行为进行研究,并探讨层合板的边界条件对临界屈曲温度的影响。利用ANSYS软件模拟获得了与MATLAB软件相一致的数值结果,验证了本文理论和程序的可靠性。结果表明,均匀温度场下,层合板的临界屈曲温度与其边界条件和铺层角度密切相关;非均匀温度场下,层合板的临界屈曲温度受温度分布、振动模式和边界条件的影响。     

含分层损伤的复合材料加筋层合板的非线性热屈曲分析

给出了材料性质与温度有关的含分层损伤的复合材料加筋层合板的增量求解形式的有限元列式,并计算了含分层损伤的加筋层合板的热屈曲问题．计算结果表明,材料性质随温度变化的特征、加筋形式和分层大小对加筋层合板的热屈曲温度有显著影响．     

含不确定参数的复合材料层合板屈曲的两种非概率方法

采用两种非概率方法：区间分析方法和凸模型方法,求解了含有不确定参数的复合材料层合板屈曲临界载荷的上下界。用有限元方法对层合板屈曲进行建模,并且得到了临界屈曲载荷对不确定参数的灵敏度。区间分析方法和凸模型方法的不同点在于它们采用不同的集合对不确定参数的分散性进行描述,前者采取超长方体而后者采取超椭球,通过3个数值算例,分别采用区间分析和凸模型求出了复合材料层合板的临界屈曲载荷的上下界。     

缝纫对复合材料层合板分层屈曲的影响

基于包含若干分层的缝纫复合材料层合板在面内压缩载荷作用下发生屈曲破坏的机理,即厚度方向上的缝纫线被拉断,把缝纫线的极限伸长率作为层合板屈曲破坏的控制参数,采用能量的方法建立了用于预测缝纫复合材料层合板屈曲强度的理论模型.采用最小势能原理计算了缝纫及未缝纫复合材料层合板的屈曲强度.在此基础上,定义一个缝纫增强比,用一个算例证明了缝纫复合材料层合板较未缝纫复合材料层合板有更高的屈曲强度.研究了缝纫参数(包括缝纫线直径,缝纫针距和行距)对缝纫复合材料层合板屈曲强度的影响.     

3D复合材料纤维搭桥对椭圆脱层屈曲的影响

用能量法求解了绑结层合板和编织层合板等3D复合材料中有纤维搭桥的椭圆搭桥的椭圆形表面脱层的屈曲问题，搭桥纤维被视为连续分布于脱层表面，可提供人与脱层屈曲挠度成正比的恢复力的线性弹簧，通过假定合理的屈曲模态，得到了满意的结果，算例表明，纤维搭桥对提高临界屈曲载荷的作用十分明显，随着纤维搭桥弹性系数的增大，临界屈曲载荷迅速提高，椭圆长轴的长度增大时，临界屈曲载荷减小并逐渐收敛。     

含粘弹性层纤维增强层合板的热屈曲及阻尼特性分析

对含粘弹性层纤维增强层合板的热屈曲及阻尼特性进行了分析研究。采用经典冯·卡门平板理论和哈密顿原理推导得出结构运动学方程,进而得出临界热屈曲温度的求解公式,通过求解本征值问题,得到结构固有频率和阻尼比。在恒温下分析了粘弹性层厚度和铺设方式对结构阻尼比的影响。在不同温度场下研究了粘弹性层厚度和铺设方式对结构热屈曲行为的影响。着重分析了非均匀温度分布对结构热屈曲和阻尼比的影响。数值结果分析表明,不论均匀温度场还是非均匀温度场,弹性层总厚度一定的情况下,层合板临界热屈曲温度随粘弹性层厚度增大而增大,且基本呈现正比例关系。恒温时,层合板阻尼比随粘弹性层厚度增大而增大。临界热屈曲温度、固有频率、阻尼比除了受纤维铺层影响较大外,同时受层合板上温度分布的影响较大。     

受压简支正变异性矩形脱层的屈曲和后屈曲

本文用力法求解了不同材料的受压简支正交异性矩形脱层的屈曲和后屈曲问题,并给出了有关的数值结果.结果表明,无量纲临界屈曲载荷随着矩形脱层长宽比的减小而增大;随着载荷的增大,脱层中点的挠度逐渐增大而成为大变形,且挠度与载荷呈非线性关系.     

具脱层复合材料层合圆柱壳的屈曲分析

研究了具有环向贯穿脱层圆柱壳的屈曲问题．首先基于Donnell薄壳理论和初始后屈曲理论的相邻平衡准则,建立了复合材料脱层圆柱壳的屈曲微分方程以及相应的边界条件、位移连续条件和力平衡条件．然后采用分离变量法对方程求解,讨论了脱层大小、深度、位置以及复合材料纤维铺层方向对脱层圆柱壳屈曲载荷的影响．结果表明：脱层长度越大、越靠近壳的外表和壳的轴向中心,结构的屈曲载荷越低;另外,对复合材料脱层壳而言,纤维铺层方向对结构屈曲载荷的影响也较大．     

含对称穿透分层损伤复合材料层合板准三维分析

采用以准三维模型为基础的非线性有限元,研究了具有对称穿透分层损伤的复合材料层合板在均匀面内压缩载荷作用下的后屈曲变形,并结合虚裂纹闭合技术（ＶＣＣＴ）,计算了分层前缘的层间能量释放率各型分量。数值分析表明,含对称中心分层损伤斜交铺层复合材料的层合板在压缩载荷作用下,其分层扩展能量释放率与分层子板压缩方向上的刚度有关。     

对称层板二维的分层屈曲研究

本文在分层屈曲的位移表达式中,考虑了反映拉剪耦合与弯扭耦合效应的高阶项.文中还讨论了层板两端在均匀位移拉伸作用下发生分层屈曲的机理,并分析了分层屈曲应变与母层板和子层板的参数之间的关系.     

具有同心圆脱层的受压固支圆板的屈曲分析

本文对具有同心圆脱层的受压固支圆板的屈曲进行了弹性分析,导出了有关分离型和接触型屈曲的临界屈曲载荷的特征方程.文中给出了分离型屈曲数值计算结果.上述结果与一维脱层模型的相应结果吻合得很好.     

热荷载下梁基频和热屈曲临界变温优化设计

改变梁截面沿轴线的分布可以改变轴向力,提高梁的基频以及梁热屈曲的临界变温.研究在给定材料体积下,以热荷载作用下梁的基频及屈曲临界变温最大化为目标的优化问题.对两端固支梁截面尺寸优化的研究表明,受热荷载时,采用优化设计可以使频率目标值提高更多;随着热荷载的增大,优化的截面积分布形式与最大化屈曲临界荷载的截面积分布形式更相近;最大化临界变温与最大化轴向力的截面积分布形式非常相似;分析了使轴向力最小的截面积分布,验证了上述现象.     

横向纤维搭桥下的脱层屈曲数值模拟

基于结构屈曲分析的ANSYS有限元法,在考虑横向纤维搭桥影响下,对矩形薄板的脱层屈曲进行数值模拟.结果表明：考虑纤维搭桥时,结构脱层屈曲的临界载荷大幅度提高;脱层后,屈曲模态将发生扩展并产生多个半波模态;随着约束刚度不断增大,脱层屈曲区域逐渐减小,局部屈曲的范围逐渐靠近受载端,且脱层屈曲的特征长度（半波波长）随之减小,而临界载荷值增大.     

考虑自重的斜井钻柱稳定性

钻柱轴向力是井眼倾角、钻柱摩擦系数及钻柱浮重的函数,将此函数代入斜井钻柱挠曲线方程,并采用无穷级数法求解,确定钻柱长度系数与临界屈曲压力系数之间的关系.结果表明:当钻柱长度系数增加时,临界屈曲压力系数趋于常数;钻进过程中钻柱很容易发生屈曲,在进行钻柱摩阻扭矩分析时,考虑钻柱的屈曲很有必要.