典型复合材料加筋壁板承载分析方法研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bailiankk
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复合材料以比模量和比强度高、可设计性强、耐腐蚀等特点广泛应用于航空航天结构中。通常复合材料加筋板结构是由蒙皮、筋条和横框构成,其承载能力和稳定性受到多种因素的影响,如筋条类型、胶结工艺、制造损伤、冲击损伤等。因此,系统分析各因素对加筋板承载能力的影响、有效评估和快速预测复合材料加筋板的承载能力和稳定性,对于设计人员进行结构分析和优化具有积极意义。本文分别研究了T型和工型加筋板承载性能预测的工程分析方法和有限元分析方法,并进行了实验验证。首先,工程分析方法因计算速度快多用在加筋板初始设计阶段,针对当前的工程分析方法计算精度不足,本文通过半经验、半理论方法拟合出有效宽度计算公式来计算T型和工型加筋板的屈曲载荷,经过有限元仿真和实验验证证明了该公式的有效性。无论是计算不同疏密程度的加筋板,还是不同加筋形式的加筋板,其计算的屈曲载荷都满足工程计算精度,且与实验相比计算结果偏安全。其次,有限元方法分析加筋板一些参数在后屈曲计算中的影响相对可靠,本文分析了筋条类型、网格、不同模态引入、制造损伤、冲击损伤等对加筋板后屈曲载荷计算的影响。有限元计算结果显示T型和工型加筋板压缩和剪切的极限载荷估算误差为-1.6%~12.8%、-3.1%~5.6%、-2.4%~16.5%和-5.8~9.3%,在排除离散误差后,整体计算精度能够满足工程需求,并通过实验分析验证了有限元的损伤分布结果。最后,为了方便快速预测T型和工型加筋板的屈曲载荷,本文基于Matlab语言专门编写了工程计算软件,由等效压缩刚度、等效剪切刚度、压缩屈曲载荷、压缩极限载荷和剪切屈曲载荷等几个功能组成,不仅避免了工程计算的公式繁多和复杂性,而且大大提高了计算效率。
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