含分层损伤复合材料加筋板动力响应分析接触效应

基于考虑一阶剪切效应的复合材料层合板单元和层合梁单元,提出了含嵌入圆形分层损伤的复合材料加筋板非线性动力响应有限元分析方法,其中包括采用A dam s应变能法与R ay le igh阻尼模型相结合的方法,构造了相应的阻尼阵列式;建立了一种H ertz型非线性动力接触界面单元模型,有效地解决了含分层损伤的复合材料加筋板,在进行动力响应分析时,低阶模态中在分层处出现的上、下子板不合理的嵌入现象;提出了含损伤结构的动力响应的精细积分法.在上述分析模型和方法的基础上,通过对典型数例的分析和讨论表明,在含分层损伤加筋层合板动力响应分析时,必须考虑分层子板间真实的接触状态.     

冲击载荷下加筋板损伤行为研究

利用Chang-Chang失效准则及Tsai-Wu失效准则建立复合材料加筋板有限元模型,用LS-DYNA软件对其进行低速冲击模拟,研究不同冲击位置对加筋板结构损伤状态造成的影响。通过与实验值相比较,发现该模型可以近似反映加筋板结构的损伤情况。实验及模拟表明：加筋条对层板抗冲击性能的提高有明显的效果;在结构三个不同位置模拟冲击实验后发现,冲击位置离加筋条越近,层板损伤面积越小,加筋条与层板脱离现象越严重;层板损伤平行于加筋条扩展,最终损伤状态呈椭圆形,其长轴指向刚度大的方向。     

复合材料加筋板剪切屈曲有限元分析

为研究加筋板结构在板边界受到集中载荷和分布载荷下的屈曲特性,应用有限元软件ANSYS对复合材料加筋板在纯剪切条件下的屈曲行为进行数值模拟,分析其在不同加载条件下的屈曲模态。结果表明：均布载荷时,屈服载荷最大,结构最稳定;集中载荷时,屈服载荷较小,稳定性较好;部分分布载荷时,屈服载荷最小,稳定性最差。分析结果可为优化设计和工程应用提供理论参考。     

非线性有限元素法分析复合材料加筋板壳的失稳特性

应用增量形式的拉格朗日列式，对上有纵、横向加筋迭层圆柱壳，受外载及湿、热载荷联合作用下的稳定性进行了非线性有限元分析，并应用Ｓａｎｄｅｒ壳体理论及横向剪切的影响，，推导了矩形壳元及与该壳元变形相协调的直梁元和曲梁元的切线刚度矩阵，温度、湿度的等效载荷列编制了ＦＯＲＴＲＡＮ计算程序，给出了一些计算实例。     

基于人工神经网络的多处损伤加筋板剩余强度预测

用BP神经网络算法对多处损伤加筋板的剩余强度数据进行训练学习,将预测值和3种经典分析方法的计算值与实验值进行对比,结果表明,ANN法预测值与实验值吻合得最好,LMC修正法和WSU3修正法次之,Swift塑性区连通法最差。最后用所建立的BP网络对不同主裂纹半长和韧带长度的剩余强度进行了预测,结果发现,在其他参数不变的情况下,不管是双筋条还是三筋条加筋板,剩余强度总是随主裂纹半长的增加而成线性降低,随韧带长度的增加而成线性增加,但双筋条加筋板比三筋条加筋板对主裂纹半长和韧带长度的变化更加敏感。     

加筋夹层板的几何非线性自由振动分析

本文应用能量法与谐波平衡原理求解加筋夹层板的几何非线性自由振动问题。对位移选用多模态近似解析解将连续体进行离散求解.计算了不同边界条件的算例,讨论了加筋(布局、数量、尺寸)对夹层板结果的影响。数值计算表明本文解法非常有效。     

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．     

复合材料加筋板多失效模式可靠性分析

复合材料加筋板在轴向压缩的曲屈过程中,存在多种失效模式,对整体的可靠度有不同影响.本研究利用ABAQUS软件,建立由shell-solid单元组合的复合材料加筋板渐进失效模型,并基于Quads和Hanish失效判据,用Cohesive单元来模拟胶层,通过对模型轴向加位移的弯曲情况,确定刚心位置后,进行轴向加载仿真实验.通过有限元模拟方法,用均次一值二矩法计算可靠度,分析曲屈失效过程,影响可靠度的主要因素为静力.通过灵敏度分析,归一化计算,得到材料不同弹性模量对复合材料加筋板模型的基体失效、纤维失效、界面层失效和静力失效的贡献率.由失效判断指标可知,纤维失效是造成复合材料加筋板结构整体失效的主要因素,由灵敏度分析结果可知是影响基体失效、纤维失效、界面层失效的主要因素.     

复合材料加筋板剪切屈曲与后屈曲承载特性

采用试验、工程算法及有限元方法研究了复合材料加筋板剪切性能。首先进行了剪切试验,试验结果表明：加筋板失效模式为筋条脱粘、蒙皮局部破损,加筋板的破坏载荷是屈曲载荷的1.14倍。然后,对工程算法进行修正,提出了一种计算屈曲载荷的快速分析方法;工程算法得到的屈曲载荷相对误差为3.53%。最后,建立了有限元模型,模型考虑了试验件与夹具的连接;通过有限元方法得到的屈曲载荷、屈曲模态及破坏模式与试验结果一致;与试验相比,屈曲载荷、破坏载荷的相对误差分别为2.21%、14.4%。     

周期加筋板动力响应的解析解

借助U变换解耦理论,得到了大跨度周期性加筋板的动力响应的解析解．对以前将加筋板、壳、梁视为线性弹性支撑的情形的近似解的误差分析提供了一个有效的方法。     

复合材料层合厚板的冲击响应及分层损伤研究

复合材料层合结构是飞机的主要受力构件,研究其冲击响应及分层损伤非常重要。针对5 mm厚40层铺层的层合板分别进行15 J、30 J、45 J的落锤实验,研究低能量冲击的动力响应。然后进行超声C扫描检测获得各界面的分层损伤情况,以分析分层损伤在面内及厚度方向上的分布特性,并在此基础上研究损伤的形成机理,对分层的分布特性进行解释。据此,可对层合板界面分层损伤进行预测,使其得以在实际工程中评估剩余强度以保证构件安全,同时也将有助于层合板的结构优化设计。     

加筋板结构的塑性动力响应分析

对爆炸载荷作用下，具有１根纵向加筋及若干横向加筋的复杂加筋板结构的塑性动力响应进行了分析．采用能量方法及刚塑性本构模型，导出加筋板的静力极限变形机构的形式及判别条件．假设动力响应的变形模式与静力极限状态时的变形模式一致，计及有限变形的影响，利用Ｊｏｎｅｓ－Ｓａｗｃｚｕｋ控制方程，导出指数形式的爆炸载荷作用下，加筋板塑性动力响应的持续时间及最大残余变形的表达式．理论分析与ＡＤＩＮＡ程序的数值计算结果能很好地吻合．     

弹性地基上对称正交铺设层合板的受迫振动

研究置于弹性地基上受到面向预加荷载的对称正交铺设层合板在受到冲击荷载作用时的动力响应，根据高阶剪切变形理论推导出由位移表示的运动方程，用模态叠加法解得振动频率及动力响应，把所得的结果与一阶剪切变形理论做了比较，并讨论了材料、几何参数、地基刚度系数对动力响应的影响。     

分层损伤复合材料加筋层合板屈曲和后屈曲性态研究

基于板的一阶剪切理论和Von—Karman大挠度理论，提出了合嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩荷载作用下的前、后屈曲分析的有限元方法，并推导了相应的有限元列式，分析中还考虑了分层前缘的闭合接触效应．通过典型算例，研究了复合材料加筋层合板的屈曲和后屈曲性态与加强筋的分布、分层形状、分层位置及分层大小等因素的关系．     

自由阻尼层加筋板的稳态简谐响应分析

应用模态叠加法研究了敷设粘弹性自由阻尼层加筋板的稳态简谐响应，以结构幅频特性曲线的方式来研究粘弹性阻尼以结构响应的控制作用，分析了阻尼材料模量、损耗因子和阻尼层与基层厚度比对结构响应的影响，分析中考虑了结构上下不同位置的结点的情况，结果表明，在相同幅度的情况下，增加阻尼层与基层厚度比比增加阻尼材料损耗因子的减振效果好；粘弹性材料能够有效地控制的共振响应。     

加肋板在横向载荷和板中面力共同作用下的挠度分析

用能量法导出加肋板结构在横向荷载和中面力共同作用下计算挠度的公式。     

高强度U肋加劲钢板残余应力测试及模拟分析

为研究Q420级高强度U肋加劲钢板纵向焊接残余应力分布特点及影响因素,利用切割法对U肋加劲钢板进行了纵向残余应力测试,通过三维实体热弹塑性有限元模型和单元生死技术模拟了焊缝填充和焊接过程,比较分析了高强度钢和普通强度钢的残余应力分布特点,探讨了母板厚度及U肋的厚度、间距、宽度、高度对加劲板焊接残余应力的影响.研究结果表明,U肋两侧的焊接先后顺序并不影响加劲板的残余应力分布;非焊接区域残余压应力峰值和分布特点与板件材料的屈服强度基本不相关;板件厚度、U肋顶宽和U肋高度是影响高强度U肋加劲钢板焊接残余应力的主要因素.     

聚乙烯纤维增强复合材料的动态力学响应特性

采用一维平面应变动加载技术及拉氏分析,研究聚乙烯纤维增强复合材料（Dyneema UD66层合板）在强应力脉冲载荷作用下的动态响应特性,得到了流场中各状态参量沿时－空的分布规律,应用冲击动力学理论分析其力学响应特征,并由实验及拉氏分析结果拟合了该材料的动态本构方程,结果表明,该材料具有良好的冲击波能量吸收特性及明显的应变率相关特性。     

横向冲击载荷下加筋板的非线性动力响应

考虑了剪切变形和转动惯性的影响 ,由Hamilton变分原理导出了加筋板的非线性动力方程 ,并用有限差分结合Runge Kutta法求解 .讨论了加强筋参数对加筋板在横向冲击载荷作用下的非线性动力响应和结构效率的影响 .