双稳态复合材料结构力学特性的分析

摘要

本文建立了双稳态复合材料结构的力学模型，给出了表征结构延展和折迭过程能量的数学表达式。该模型计及了弯曲和拉伸的耦合效应。通过数值计算，确定了结构铺层角、铺层数等几何参数以及弹性模量、剪切模量等材料参数对结构卷曲半径的定量影响程度。定量分析了温度效应对于双稳态性能的影响，并分析了各种常见的复合材料铺层方式，构造出一种特殊的反对称铺层复合材料([+θ/-θ2/0/+θ2/-θ])，以避免热效应对双稳态特性的影响。此外，通过建立层合壳有限元模型，对复合材料结构双稳态变形进行了初步的数值模拟分析，并获得了结构中的应力分布。关键词:双稳态;复合材料;壳;应变能;拉弯耦合;卷曲半径;温度。

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第一章绪论

1.1前言

1.3复合材料结构双稳态性能的应用

1.4本文所做的工作

第二章热塑性复合材料结构

2.1前言

2.2层合板的应力-应变关系

2.2.1单向板的弹性特性

2.2.2多向层合板的弹性特性

2.3正对称铺层和反对层铺层的比较

2.4总结

第三章双稳态模型的建立

3.1应变能分析

3.1.1弯曲应变能

3.1.2拉伸应变能

3.2总应变能

3.3算例分析

第四章热效应对于双稳态性能的影响

4.1单向板的热膨胀系数

4.2热变形的本构关系

4.2.1单向板考虑热变形的本构关系

4.2.2多向层合板考虑热变形的本构关系

4.3应变能分析

4.3.1弯曲应变能

4.3.2拉伸应变能

4.4算例分析

第五章一种特殊的反对称铺层复合材料

第六章数值模拟初探

第七章结论与展望

7.1本文的主要工作总结

7.2结论

7.3展望

参考文献

致 谢