復(fù)合材料層合殼體設(shè)計(jì)及制造一體化研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料層合殼體設(shè)計(jì)、工藝、分析、制造一體化，使理論研究與工程應(yīng)用相結(jié)合，是目前急待解決的問題。本文基于這一要求，完成了以下幾方面的研究工作： 首先，用微分幾何理論推導(dǎo)出復(fù)合材料層合殼體的非測(cè)地線纏繞軌跡、包角方程及繞絲頭運(yùn)動(dòng)方程，用有限元分析軟件ANSYS中的APDL參數(shù)設(shè)計(jì)語言編制的程序進(jìn)行纏繞過程的動(dòng)態(tài)仿真數(shù)值模擬，得到的三維數(shù)據(jù)直接用于六軸數(shù)控纏繞機(jī)進(jìn)行纏繞，在計(jì)算過程中，將經(jīng)典的微分幾何方法和工程中常用的平面假設(shè)理

2、論得到的結(jié)果進(jìn)行比較表明，按微分幾何理論得到的線型與測(cè)地線接近，線型更加穩(wěn)定。 其次，研究了復(fù)合材料非線性本構(gòu)關(guān)系，在單層板的宏觀各向異性應(yīng)力-應(yīng)變中，除考慮了橫向、面內(nèi)剪切的非線性外，還考慮了縱向壓縮模量的非線性，用多線性模量模擬單層板的本構(gòu)關(guān)系及材料在損傷后剛度的衰退。 第三，對(duì)單層板及層合板做了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，玻璃/環(huán)氧、碳/環(huán)氧復(fù)合材料單層板在縱向拉伸、橫向拉伸、45°偏軸拉伸試驗(yàn)中沒有表現(xiàn)出非線性行為，而

3、在單層板的縱向壓縮、±45拉伸試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了明顯的非線性。三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)中，與碳纖維/環(huán)氧層板相比，玻璃纖維/環(huán)氧體現(xiàn)了較高的抗損傷能力。 第四，完成了復(fù)合材料層合殼體的循環(huán)對(duì)稱分析，分析過程中同時(shí)考慮了幾何非線性和物理非線性，模型中考慮了螺栓的影響，用接觸單元對(duì)螺栓與金屬接頭、堵蓋連接處進(jìn)行了處理，通過調(diào)整中性軸位置，處理了鋁裙與殼體的連接，用APDL語言編制的程序，可直接將纏繞軌跡數(shù)據(jù)作為模型參數(shù)輸入，使分析過程完成了設(shè)計(jì)、分析