封閉截面復(fù)合材料夾芯薄壁桿件的數(shù)值方法研究.pdf

1、復(fù)合材料因其具有高比強(qiáng)度、高比模量和質(zhì)量輕的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、化工以及土木工程等領(lǐng)域中。薄壁桿件是其應(yīng)用時(shí)的重要結(jié)構(gòu)形式，在工程中的應(yīng)用日益廣泛，它更是未來(lái)復(fù)合材料橋梁構(gòu)件的主要形式之一。本文對(duì)復(fù)合材料薄壁桿件結(jié)構(gòu)提出了一個(gè)復(fù)合材料薄壁桿件理論的分析通用方法，并在其基礎(chǔ)上，建立了一種復(fù)合材料夾芯薄壁桿件結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算方法，即利用電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件Matlab進(jìn)行程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)理論方程的數(shù)值求解。 ⑴對(duì)提出的復(fù)合材料

2、薄壁桿件(復(fù)合材料薄壁箱梁)計(jì)算理論進(jìn)行了歸納整理。用柱殼無(wú)矩理論來(lái)分析，列出相應(yīng)的廣義本構(gòu)方程。由最小勢(shì)能原理導(dǎo)出問(wèn)題的平衡控制方程和邊界條件，探討了問(wèn)題的求解。 ⑵根據(jù)復(fù)合材料薄壁桿件理論，對(duì)于復(fù)合材料夾芯箱梁建立了一種組合模型，給出了兩表層和夾芯層的變形描述，引入各自的本構(gòu)關(guān)系，求出總勢(shì)能泛函，由最小勢(shì)能原理導(dǎo)出復(fù)合材料夾芯薄壁桿件的平衡控制方程和邊界條件。并且根據(jù)工程需要具體地計(jì)算出了復(fù)合材料夾芯薄壁箱梁等效本構(gòu)方程的剛

3、度矩陣，全面地探討了方程的解耦和求解，對(duì)具體問(wèn)題的理論結(jié)果給出了求解全過(guò)程。 ⑶根據(jù)薄壁桿件理論、復(fù)合材料薄壁桿件理論和復(fù)合材料夾芯薄壁桿件理論，進(jìn)行平衡控制方程數(shù)值方法的研究，主要通過(guò)高性能數(shù)值計(jì)算和可視化軟件Matlab程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)方程的解法，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料夾芯箱梁的拉伸與壓縮、彎曲的數(shù)值解，應(yīng)用于實(shí)際工程。 ⑷利用自編的Matlab程序?qū)匦螐?fù)合材料夾芯薄壁箱梁的各層間應(yīng)力進(jìn)行分析，分別包括軸拉、彎曲的分析計(jì)算，通