濕條件下竹-木復(fù)合材料力學(xué)性能研究與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、本文所研究的竹／木復(fù)合層合板是一種新型結(jié)構(gòu)板，它由竹簾單板和楊木單板交替層疊，經(jīng)一定的熱壓工藝制作而成。本文圍繞層合板在濕環(huán)境下的彎曲和強(qiáng)度問(wèn)題進(jìn)行了深入、全面地研究和分析。 首先，通過(guò)采用以往研究中得出的數(shù)據(jù)，確定了竹簾單板和楊木單板的相關(guān)彈性常數(shù)和濕膨脹系數(shù)。 其次，在分析了竹／木復(fù)合層合板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工況的基礎(chǔ)上，分別建立了在濕環(huán)境下的力學(xué)計(jì)算模型。運(yùn)用最小勢(shì)能原理導(dǎo)出了考慮濕效應(yīng)后竹／木復(fù)合層合梁彎曲問(wèn)題的經(jīng)典理論

2、、一階剪切變形理論下的應(yīng)力、撓度和彈性模量的具體表達(dá)式。考慮濕效應(yīng)后推導(dǎo)出的公式與未考慮之前的公式相比較：撓曲線方程和正應(yīng)力方程中均多了項(xiàng)由濕效應(yīng)引起的變形，而剪應(yīng)力無(wú)變化，這是因?yàn)閱螌影逦鼭窈蟀l(fā)生膨脹變形，只有線應(yīng)變而無(wú)剪應(yīng)變，因而剪應(yīng)力沒(méi)有發(fā)生變化。 然后基于MATLAB，編制了竹木復(fù)合層合板的力學(xué)性能預(yù)報(bào)的可視化系統(tǒng)。 在理論分析基礎(chǔ)上，本文運(yùn)用有限單元法對(duì)竹／木復(fù)合層合板的彎曲問(wèn)題進(jìn)行了分析計(jì)算。分析計(jì)算主要是基

3、于大型通用有限元分析軟件ANSYS上的。同時(shí)，對(duì)Mindlin板單元以及ANSYS系統(tǒng)中的優(yōu)化模塊、層單元進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。 分析結(jié)果表明，當(dāng)考慮濕環(huán)境后，層合板的彈性模量值明顯變小了，在相同載荷作用下，變形(即位移)增大，應(yīng)力也增大，充分說(shuō)明了濕效應(yīng)不僅會(huì)產(chǎn)生濕變形與應(yīng)力，同時(shí)還會(huì)改變材料本身的剛度和強(qiáng)度等性能。有限單元法用于分析竹／木復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能具有相當(dāng)精度，并且可以與其它方法互相驗(yàn)證。但其精度不但取決于力學(xué)計(jì)算模