<dfn id="w48us"></dfn><ul id="w48us"></ul>
  • <ul id="w48us"></ul>
  • <del id="w48us"></del>
    <ul id="w48us"></ul>
  • 淺談L型層合梁分層破壞的高階理論分析論文

    時(shí)間:2024-08-20 03:04:35 其他類論文 我要投稿

    淺談L型層合梁分層破壞的高階理論分析論文

      復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、材料具有可設(shè)計(jì)性、耐高溫和隱身性能等特點(diǎn)。因其優(yōu)良的力學(xué)物理性能,各種先進(jìn)的復(fù)合材料已經(jīng)廣泛用于航空航天、船舶工程、建筑工程、車輛制造工業(yè)和機(jī)械工程等不同領(lǐng)域。特別是現(xiàn)代飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)正逐漸擴(kuò)大使用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的比例。我國復(fù)合材料飛機(jī)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施階段。為使我國在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,充分發(fā)揮復(fù)合材料的優(yōu)勢,減輕重量,縮短研制周期,迫切需要研究創(chuàng)新的復(fù)合材料計(jì)算理論,建立能夠準(zhǔn)確分析的工程實(shí)用計(jì)算手段。目前在國內(nèi)外都在使用的商用大型結(jié)構(gòu)分析軟件( NASTRAN,ANSYS,ABAQUS 等) 中的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析模塊都是采用一階層合板理論,只能計(jì)算各層的面內(nèi)應(yīng)力,不能計(jì)算層間應(yīng)力,采用的強(qiáng)度準(zhǔn)則也不考慮層間應(yīng)力。現(xiàn)有的商用大型結(jié)構(gòu)分析軟件不能計(jì)算層間應(yīng)力,并不是層間應(yīng)力可以忽略不計(jì),而是至今沒有成熟的理論和方法。事實(shí)上,層間剪應(yīng)力會導(dǎo)致層合板的層間破壞,對于這種重要的破壞行為現(xiàn)有的軟件顯得無能為力。不準(zhǔn)確的分析手段已經(jīng)成為新一代復(fù)合材料飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的障礙。大型商用軟件都采用一階理論( 沒有計(jì)算層間應(yīng)力,不能做分層分析) 。高階理論有限元實(shí)施困難,沒有見到相關(guān)軟件的報(bào)道。

    淺談L型層合梁分層破壞的高階理論分析論文

      1 理論分析

      一階剪切變形理論已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于層合板靜動力分析,但是由于層間應(yīng)力不準(zhǔn),對于較厚的層合板和夾層板的精度很低。1973年,Whitney 和Sun提出了二階板理論,1974年,Nelson 和Lorch采用高階理論分析了層合板問題。1977 年,Lo 等提出了考慮橫法向應(yīng)變的高階剪切變形理論,這些理論均不滿足表面剪應(yīng)力為零,不滿足層間剪應(yīng)力連續(xù)條件。1984 年,Redd提出一個(gè)滿足上下表面橫向剪切應(yīng)力為零的3 階理論,但這種理論不滿足層間剪應(yīng)力連續(xù)條件。1997 年,Li 和Liu基于整體- 局部理論發(fā)展了一種可以滿足上下表面剪應(yīng)力為零層間剪應(yīng)力連續(xù)條件的1,2- 3 理論。2005 年,Chen 和Wu建議了一種新的高階剪切變形理論。這種理論的整體位移部分為Reddy 板理論和局部位移部分為Li的整體- 局部1,2- 3 高階剪切變形理論,能夠滿足自由表面橫向剪切應(yīng)力為零和層間剪應(yīng)力連續(xù)條件。層和板理論的獨(dú)立未知數(shù)個(gè)數(shù)與板的層數(shù)無關(guān),目前層合板理論主要有:

      1) 一階理論( 不滿足表面剪應(yīng)力為零,不滿足層間剪應(yīng)力連續(xù))uG( x,y,z) = u0( x,y) + θy zvG( x,y,z) = v0( x,y ) - θx zwG( x,y,z) = w0( x,y )( 1)其中,u0,v0,w0分別代表x,y,z3 個(gè)方向的位移; θx,θy為橫法線關(guān)于x 和y 軸的旋轉(zhuǎn)角。

      2) 高階理論( 例如Reddy 理論: 滿足表面剪應(yīng)力為零,但不滿足層間剪應(yīng)力連續(xù))uG( x,y,z) =u0( x,y) - 祑0( x,y)祒 -γx( x,y ) z -4z33h2γx( x,y)vG( x,y,z) =v0( x,y) - 祑0( x,y)祔 -γy( x,y z -4z33h2γy( x,y)wG( x,y,z)=w0( x,yìí)( 2)其中,γx = θy,γy = - θx。

      3) 整體- 局部高階理論( 滿足表面剪應(yīng)力為零和滿足層間剪應(yīng)力連續(xù))uk( x,y,z) =u0( x,y) +Φk1u11( x,y) +Φk2γx( x,y) +Φk3祑( x,y)祒 +Φk4v11( x,y) +Φk6祑( x,y)祔,vk( x,y,z) =v0( x,y) +Ψk1u11( x,y) +Ψk2γx( x,y) +Ψk3祑( x,y)祒 +Ψk4v11( x,y) +Ψk5γy( x,y) +Ψk6祑( x,y)祔,wk( x,y,z) =w0( x,yìí)( 3)其中,Φki和Ψki的表達(dá)方式可以在參考文獻(xiàn)[中找到。

      2 試驗(yàn)?zāi)P图敖Y(jié)果

      試驗(yàn)按c 系列尾錐和機(jī)翼機(jī)身整流罩預(yù)先設(shè)計(jì)的鋪層,結(jié)構(gòu)和厚度能符合層間拉伸強(qiáng)度要求。試驗(yàn)在中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所完成。120個(gè)試驗(yàn)件為不同尺寸的90 度L 型梁,用來測量分層破壞。在彎曲梁試驗(yàn)段的四個(gè)點(diǎn)上加載恒定的彎曲力矩如圖1 所示。觀察其破壞形式并計(jì)算出破壞處的層間應(yīng)力。試驗(yàn)按照美國材料試驗(yàn)協(xié)會( ASTM) ASTM D 6415 測試?yán)w維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料彎曲梁強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法完成。

      試件使用由材料CYCOM 985LV - 37% -6KHTA - 5H - 364 - 1650 織物預(yù)浸料制造。試件基本尺寸如圖1 所示。本文從幾組試件中選擇其中一種試件的型號,試件編號SG - H1- SAC - B - C1 - ILTSS - RD - 200 - 01,其材料屬性、鋪設(shè)角如表1 所示。試件共12 層,每層厚度為0. 0155inch,板的總厚度為0. 186inch,L = 3. 5inch,W = 1. 013inch。板的制備、試片的生產(chǎn)和標(biāo)記在沈飛公司進(jìn)行,板的鋪層采用手工方式。試片切割前后在沈飛公司做無損檢測。試片在試驗(yàn)前后的無損檢測由中航工業(yè)飛機(jī)強(qiáng)度研究所完成。整個(gè)試驗(yàn)用到120 個(gè)試片。沈飛民機(jī)公司( SACC)將以正式通知的形式邀請BA 派人查看試驗(yàn)并審核。本文選取的試件的試驗(yàn)結(jié)果如表2。

      3 計(jì)算模型及結(jié)果

      3. 1 計(jì)算模型

      計(jì)算模型如圖2 所示,L 型試件的末端采用一端固定鉸支,另一端可動鉸支,線集中載荷垂直作用在原支架上下兩處。當(dāng)試件受到載荷變形時(shí),上下作用點(diǎn)的距離變小,試件所受的力矩隨變形量的變化而變化,屬于非線性問題。

      3. 2 高階剪切變形理論計(jì)算結(jié)果

      根據(jù)整體- 局部Reddy 板高階剪切理論編寫與Abaqus 接口的二次開發(fā)程序,計(jì)算結(jié)果運(yùn)用Gid 進(jìn)行處理后L 型試件的轉(zhuǎn)角處均發(fā)生了分層破壞的現(xiàn)象,并且分層首先從試件轉(zhuǎn)角的邊緣( 紅色位置) 開始,這與試驗(yàn)的現(xiàn)象吻合。但是,對于這個(gè)非線性問題,本文采用了線性化處理,在下一小節(jié)中給出了修正結(jié)果。

      3. 3 結(jié)果修正分析

      試驗(yàn)時(shí)所加的力矩隨試件的變形而逐漸變小,而計(jì)算時(shí)的線性化處理保持了此力矩不變。因此,位移和力矩的計(jì)算結(jié)果會大于試驗(yàn)結(jié)果。由于試驗(yàn)并沒有給出真實(shí)的力矩大小,我們可以找到變形后滿足剛性條件的兩點(diǎn)( 變形后的兩點(diǎn)水平距離與加力點(diǎn)水平距離相等的兩點(diǎn)) ,并計(jì)算此時(shí)的位移和力矩。因此,我們可以給出試驗(yàn)時(shí)所加力矩的一個(gè)范圍值,從而滿足破壞強(qiáng)度準(zhǔn)則及位移的一個(gè)范圍。計(jì)算圖形輸出的結(jié)果文件中可以查到計(jì)算所需要點(diǎn)的變形后的y 方向坐標(biāo)及變形量,如表3 所示。試驗(yàn)測得的位移是相對下加力點(diǎn)的位移,因此,y 向位移減少: Δa = 0. 8456 - 0. 4836 =0. 362inch,初始時(shí)所加的力矩大小為M0 = 1. 15- 0. 65 = 0. 5。由于加力點(diǎn)沿試件表面滑動,還要考慮加力點(diǎn)水平距離不變的約束條件,因此,一個(gè)近似后y 方向位移減少: Δ = Δa - Δ 上- Δ下=0. 362 - ( 0. 41 -0. 31) - ( 0. 282 - 0. 168) =0. 148inch 滿足此條件時(shí)所加的力矩: M1 =0. 41 - 0. 28 = 0. 13。因而結(jié)論如下: ( 1) 上加力點(diǎn)的y 向位移應(yīng)在0. 36 ~ 0. 148 之間( 試驗(yàn)值為0. 271) 。( 2) 外力彎矩應(yīng)在0. 5 ~ 0. 13 之間( 沒有實(shí)測值) ,對應(yīng)的層間破壞強(qiáng)度計(jì)算值應(yīng)乘以一個(gè)系數(shù)在1 ~ 0. 25 之間( 試驗(yàn)值為1. 00,計(jì)算值為2. 45) 。

      4 結(jié)論

      由于目前國內(nèi)外有限元軟件均采用一階剪切變形層合板理論,均無法計(jì)算層間應(yīng)力,也無法計(jì)算出結(jié)構(gòu)的分層破壞。本文基于整體- 局部高階剪切變形理論對軟件Abaqus 進(jìn)行二次開發(fā),分析L 型梁的層間分層破壞。計(jì)算的分層位置與試驗(yàn)的分層現(xiàn)象及位置相符。這是目前現(xiàn)有的有限元分析軟件所無法做到的。

    【淺談L型層合梁分層破壞的高階理論分析論文】相關(guān)文章:

    計(jì)算機(jī)分層技術(shù)分析論文02-22

    理論研究型的論文的提綱12-07

    小學(xué)數(shù)學(xué)分層教學(xué)模式分析論文01-01

    淺談邊坡生態(tài)治理論文04-20

    預(yù)應(yīng)力混凝土T梁裂縫分析論文03-09

    淺談基于分層模糊推理的墜機(jī)搜索方案研究論文02-13

    淺談新《資產(chǎn)減值準(zhǔn)則》理論與實(shí)務(wù)論文02-19

    淺談工程造價(jià)管理論文11-21

    淺談任務(wù)型教學(xué)在英語教學(xué)中的運(yùn)用分析12-10

    淺談企業(yè)成本管理論文開題報(bào)告11-15

    • 相關(guān)推薦
    主站蜘蛛池模板: 久久香综合精品久久伊人| 精品麻豆丝袜高跟鞋AV| 久久国产精品99国产精| 国产一区二区三区精品视频| 国产精品揄拍100视频| 四虎永久在线精品国产馆V视影院| 欧美精品亚洲精品日韩专区va | 日韩精品免费一线在线观看| 国产精品一二二区| 国产伦精品免编号公布| 亚洲av无码成人精品区在线播放 | 99精品高清视频一区二区| 狠狠色伊人久久精品综合网| 精品国产福利第一区二区三区| 久久久精品人妻一区二区三区蜜桃 | 久久精品国产亚洲一区二区三区| 国产一区二区精品久久| 国内精品九九久久久精品| 亚洲精品老司机在线观看| 久久久久九国产精品| 久久国产香蕉一区精品| 国产精品 猎奇 另类视频| 欧美国产亚洲精品高清不卡| 精品日产一区二区三区手机| 国产女主播精品大秀系列| 亚洲日韩精品A∨片无码| 亚洲国产精品无码久久久久久曰 | 久久亚洲中文字幕精品有坂深雪| 亚洲精品欧美二区三区中文字幕| 精品国产免费一区二区三区| 成人午夜精品久久久久久久小说| 青青草原综合久久大伊人精品| 国产欧美久久久精品| 国产精品99久久久久久人| 2022精品天堂在线视频| 岛国精品一区免费视频在线观看| 久久99国产综合精品免费| 经典国产乱子伦精品视频| 国产成人精品无码一区二区| 国产乱码精品一区二区三区中文 | 久久精品国产第一区二区三区 |