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复合材料学报 2008年第2期25卷 178-187页

作者：陈伟许希武南京航空航天大学结构强度研究所南京210016

基于ABAQUS软件分析平台,采用非线性有限元法研究了横向载荷作用下复合材料双曲率壳的屈曲和后屈曲行为。通过在有限元模型中引入Tsai-Wu失效准则,预测了复合材料双曲率壳的初始失效及渐进破坏过程,数值结果和试验数据吻合较好,表明了... 详细信息

基于ABAQUS软件分析平台,采用非线性有限元法研究了横向载荷作用下复合材料双曲率壳的屈曲和后屈曲行为。通过在有限元模型中引入Tsai-Wu失效准则,预测了复合材料双曲率壳的初始失效及渐进破坏过程,数值结果和试验数据吻合较好,表明了该模型的合理有效性,并详细讨论了各种参数对屈曲和后屈曲行为的影响。经分析复合材料双曲率加筋壳在均布压载和剪力联合作用下的屈曲和后屈曲行为,得到了屈曲载荷的拟合曲线,研究表明顺剪力的存在有利于提高屈曲载荷。

关键词：复合材料双曲率壳加筋壳屈曲后屈曲非线性有限元渐进破坏

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复合材料双曲率壳屈曲和后屈曲的非线性有限元研究

复合材料双曲率壳屈曲和后屈曲的非线性有限元研究

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作者：陈伟南京航空航天大学

学位级别：硕士

性能优越的先进复合材料在飞机结构上得到越来越广泛的应用,从机翼、尾翼等局部结构发展到整个机身。双曲率壳体是机身上重要的结构形式,其典型的失效方式是发生屈曲。许多情况下,发生屈曲后的结构不会立即破坏,仍有一定的后屈曲承载能... 详细信息

性能优越的先进复合材料在飞机结构上得到越来越广泛的应用,从机翼、尾翼等局部结构发展到整个机身。双曲率壳体是机身上重要的结构形式,其典型的失效方式是发生屈曲。许多情况下,发生屈曲后的结构不会立即破坏,仍有一定的后屈曲承载能力,设计中往往需要合理利用。因此,复合材料双曲率壳的屈曲和后屈曲研究成为一个亟待解决的问题。本文基于ABAQUS平台,采用考虑几何非线性的有限元法研究复合材料双曲率壳、双曲加筋壳的屈曲和后屈曲行为。首先,建立复合材料双曲率壳的有限元模型,研究其在横向集中及均布载荷作用下的屈曲和后屈曲,给出平衡路径,并用Tsai—Wu失效准则预报第一层破坏,讨论了壳体曲率、厚度及铺层对前后屈曲行为的影响。其次,将基于Tsai—Wu理论的渐进破坏模型引入到非线性有限元计算中,数值模拟横向集中载荷作用下的复合材料柱壳、双曲率壳的屈曲和后屈曲,给出前后屈曲路径及破坏过程。柱壳算例利用弹簧元模拟边界条件,有限元计算结果和试验数据吻合良好,和参考文献的数值结果比较,精度有所提高。最后,建立复合材料双曲加筋壳的有限元模型,研究其在横向均布载荷和压剪共同作用下的屈曲和后屈曲行为,给出平衡路径。经不同算例分析,得出筋条数目、厚度、高度及铺设方向对壳体屈曲和后屈曲行为的影响,为复合材料双曲加筋壳的设计和应用提供参考依据。

关键词：非线性有限元法复合材料双曲率壳屈曲后屈曲渐进破坏

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