船用復(fù)合材料夾層板架極限強(qiáng)度分析.pdf

1、輕型化是現(xiàn)代工程發(fā)展的一個(gè)主流趨勢(shì)，這使得復(fù)合材料在船舶領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。其中，夾層結(jié)構(gòu)作為復(fù)合材料中一種特殊的結(jié)構(gòu)形式，因其質(zhì)量輕、具有較大的彎曲剛度和強(qiáng)度，已在船舶中起到承擔(dān)主要載荷的作用。然而，復(fù)合材料常常發(fā)生脆性失效，如基體開(kāi)裂、纖維斷裂、基纖剪切破壞、分層等，這些失效將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降甚至引起結(jié)構(gòu)坍塌。為了提高夾層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)性能以保證安全性同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，因此非常有必要對(duì)這種結(jié)構(gòu)形式的極限承載能力進(jìn)行初步的探索。

2、　　本文首先基于層合板理論建立復(fù)合材料夾層板簡(jiǎn)化Zig-zag分析模型，研究其屈曲問(wèn)題；其次，編寫(xiě)漸進(jìn)失效分析子程序預(yù)測(cè)復(fù)合材料夾層板的損傷機(jī)理和極限強(qiáng)度；最后，將此結(jié)構(gòu)應(yīng)用于船舶結(jié)構(gòu)中，初步開(kāi)展復(fù)合材料夾層板架極限強(qiáng)度的探索。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　（1）首先通過(guò)層合板理論重點(diǎn)研究鋪層方式（鋪層角度、鋪層順序）對(duì)其臨界載荷的影響規(guī)律；隨后，基于此理論建立復(fù)合材料夾層板簡(jiǎn)化Zig-zag分析模型，其面板采用一階剪切變形理論，芯材選

3、用Reddy高階剪切變形理論，滿(mǎn)足層間面內(nèi)位移連續(xù)條件和剪應(yīng)力連續(xù)條件。
　?。?）根據(jù)推導(dǎo)出的控制方程，利用MATLAB編寫(xiě)程序求解夾層板的穩(wěn)定性問(wèn)題。通過(guò)與文獻(xiàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證本文理論的合理性；此后，研究相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)（面板厚度、芯材厚度、載荷系數(shù)、面板鋪層方式）對(duì)臨界載荷的影響規(guī)律，同時(shí)輔以有限元分析作為對(duì)比，驗(yàn)證有限元方法的正確性。
　?。?）基于ANSYS-APDL語(yǔ)言編寫(xiě)漸進(jìn)失效分析子程序，其主要包含：應(yīng)力轉(zhuǎn)換關(guān)