復(fù)合材料箱型結(jié)構(gòu)與金屬材料的箱型結(jié)構(gòu)一樣具有良好的彎曲和扭轉(zhuǎn)性能,因而成為近代飛機和航天器結(jié)構(gòu)上常見的結(jié)構(gòu)形式.在實際使用中可以發(fā)現(xiàn)箱型結(jié)構(gòu)在承受壓、彎、剪時,其中的翼板、腹板等構(gòu)件很容易產(chǎn)生局部失穩(wěn)并導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)過早的破壞.設(shè)計箱型結(jié)構(gòu)最重要的是要防止局部失穩(wěn)的發(fā)生,這方面的研究已受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注.目前,對復(fù)合材料梁和柱(長細比≥6)的整體屈曲效應(yīng)研究比較多,而對飛機結(jié)構(gòu)中常見的盒段結(jié)構(gòu)(長細比≤3)的屈曲性態(tài)研究還不多見.作者采用有限元分析方法,研究了歐拉臨界力對復(fù)合材料箱型梁的適用范圍;討論復(fù)合材料盒鋪設(shè)角和鋪層次序?qū)Τ跏记d荷和波形影響,得出了一些對工程設(shè)計有用的結(jié)果.
(1)對于薄壁空間結(jié)構(gòu)的屈曲分析,在幾何剛度陣中除考慮由出平面位移引起的膜應(yīng)變外還必須考慮面內(nèi)位移引起的膜應(yīng)變項.
(2)軸壓作用下的復(fù)合材料箱型梁,隨著長細比的增大,屈曲臨界載荷也逐漸增大,屈曲模態(tài)由局部向整體屈曲過渡;在發(fā)生局部屈曲時,無論是對稱鋪設(shè)還是反對稱鋪設(shè),當(dāng)鋪設(shè)角為450附近達到最大值(除兩層鋪設(shè)外);在發(fā)生整體屈曲時,隨著鋪設(shè)角度的增大,屈曲臨界載荷也逐漸增大,當(dāng)鋪設(shè)角為90。時(即纖維與載荷同向)達到最大值.
(3)軸壓作用下無論是箱型梁還是盒段結(jié)構(gòu),在板厚一定的情況下,隨著鋪層數(shù)的增加,屈曲載荷增大;對單閉室或三閉室復(fù)合材料盒段,鋪層數(shù)及鋪設(shè)角等各種因素對屈曲載荷的影響基本相同,
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