纤维缠绕复合材料网格结构的轴压稳定性分析

摘要

在航天、航空领域中对材料的结构和质量有其特殊要求,在保证结构可靠性的同时,需要其质量越轻越好。C/E复合材料网格结构是一种先进的结构型式,通常用于薄壁圆柱或圆锥壳体上,一般由与壳体轴线成一定夹角±φ度的纵向筋和环向筋及其外蒙皮组成。影响网格结构承载效率的设计参数主要包括蒙皮厚度、纵筋的数目、环筋的数目、缠绕角度以及筋截面的高宽比等。在复合材料网格结构的制造过程中,由于设计参数众多,无法通过经验预测网格结构的承载能力,这就需要在设计方法上寻找突破点。通过合理选择设计方法并引入优化设计概念可以大大提高复合材料网格结构的承载效率。目前,国内外通用的设计方法主要有:解析法、有限元法和等效刚度法。本文采用有限元法对带蒙皮纤维缠绕复合材料网格结构各设计参数化进行了研究并进行了轴压实验。计算中采用人型通用有限元分析软件ANSYS自带的二次开发语言(APDL)编写了计算复合材料网格结构承载能力的参数化运算程序。