封閉截面復合材料夾芯薄壁桿件的理論分析和有限元驗證.pdf

1、復合材料因其具有高比強度、高比模量和質量輕的特點，被廣泛應用于航空航天、化工以及土木工程等領域中。薄壁桿件是其應用時的重要結構形式，在工程中的應用日益廣泛，它更是未來復合材料橋梁構件的主要形式之一。本文對用于橋梁結構的復合材料夾芯箱梁，提出了一個復合材料薄壁桿件理論分析的通用方法，并在其基礎上，建立了一種復合材料夾芯箱梁的芯層計算模型和層間應力計算方法。利用大型有限元通用計算程序ANSYS9.0對其進行驗證分析，同時還探討了復合材料薄壁

2、桿件復雜的力學行為。 本文首先對文獻[1～4]提出的復合材料薄壁桿件(復合材料薄壁箱梁)計算理論進行了補充完善。用柱殼無矩理論來分析，列出相應的廣義本構方程。由最小勢能原理導出問題的平衡控制方程和邊界條件，接著探討問題的求解。其次進一步考慮幾何非線性的影響，初步建立了一種組合變形下復合材料薄壁桿件的非線性理論分析方法。重點對桿件進行非線性扭轉分析。由給出的等效本構方程和總勢能泛函，根據(jù)最小勢能原理導出了所給問題的平衡控制方程和

3、相應邊界條件。并討論了該方程和邊界條件的求解。 然后根據(jù)復合材料薄壁桿件理論，對于復合材料夾芯箱梁建立一種組合模型，給出兩表層和夾芯層的變形描述，引入各自的本構關系，求出總勢能泛函，由最小勢能原理導出復合材料夾芯薄壁桿件的平衡控制方程和邊界條件。并且根據(jù)工程需要具體地計算出了復合材料夾芯薄壁箱梁等效本構方程的剛度矩陣，全面地探討了方程的解耦和求解，對具體問題的理論結果給出了求解全過程。 最后，根據(jù)己建立的理論計算方法，重