封閉截面復(fù)合材料夾芯薄壁桿件的數(shù)值方法研究.pdf

1、復(fù)合材料因其具有高比強度、高比模量和質(zhì)量輕的特點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、化工以及土木工程等領(lǐng)域中。薄壁桿件是其應(yīng)用時的重要結(jié)構(gòu)形式，在工程中的應(yīng)用日益廣泛，它更是未來復(fù)合材料橋梁構(gòu)件的主要形式之一。本文對復(fù)合材料薄壁桿件結(jié)構(gòu)提出了一個復(fù)合材料薄壁桿件理論的分析通用方法，并在其基礎(chǔ)上，建立了一種復(fù)合材料夾芯薄壁桿件結(jié)構(gòu)的數(shù)值計算方法，即利用電子計算機輔助設(shè)計軟件Matlab進行程序設(shè)計來實現(xiàn)理論方程的數(shù)值求解。 ⑴對提出的復(fù)合材料

2、薄壁桿件(復(fù)合材料薄壁箱梁)計算理論進行了歸納整理。用柱殼無矩理論來分析，列出相應(yīng)的廣義本構(gòu)方程。由最小勢能原理導(dǎo)出問題的平衡控制方程和邊界條件，探討了問題的求解。 ⑵根據(jù)復(fù)合材料薄壁桿件理論，對于復(fù)合材料夾芯箱梁建立了一種組合模型，給出了兩表層和夾芯層的變形描述，引入各自的本構(gòu)關(guān)系，求出總勢能泛函，由最小勢能原理導(dǎo)出復(fù)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(fù)合材料夾芯薄壁箱梁等效本構(gòu)方程的剛

3、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(jié)果給出了求解全過程。 ⑶根據(jù)薄壁桿件理論、復(fù)合材料薄壁桿件理論和復(fù)合材料夾芯薄壁桿件理論，進行平衡控制方程數(shù)值方法的研究，主要通過高性能數(shù)值計算和可視化軟件Matlab程序設(shè)計來實現(xiàn)方程的解法，實現(xiàn)復(fù)合材料夾芯箱梁的拉伸與壓縮、彎曲的數(shù)值解，應(yīng)用于實際工程。 ⑷利用自編的Matlab程序?qū)匦螐?fù)合材料夾芯薄壁箱梁的各層間應(yīng)力進行分析，分別包括軸拉、彎曲的分析計算，通