碳纖維索穹頂中壓桿的失穩(wěn)機理研究.pdf

1、本文以新型碳纖維索穹頂為背景，對其中處于彈性支承的碳纖維復合材料壓桿的失穩(wěn)機理和破壞模式進行研究。
　　根據(jù)工程實際的應(yīng)用情況，本文以常見的纏繞成型和拉擠成型CFRP受壓圓管為研究對象，分析了徑厚比、長細比、邊界條件和彈性約束條件對纏繞成型和拉擠成型的CFRP管破壞模式的影響。對于纏繞成型CFRP受壓圓管，本文還研究了鋪層方式對其破壞模式的影響。通過有限元數(shù)值分析，得出了以下結(jié)論:
　　(1)對于鋪層方式為[0n-x/90x

2、]型的纏繞成型CFRP管，增加環(huán)向鋪層有利于提高管的抗局部破壞能力，但也不是環(huán)向鋪層越多越好，合適的環(huán)縱向鋪層比例可以使構(gòu)件的承載力保持在一個相對穩(wěn)定的數(shù)值。
　　(2)徑厚比和長細比對兩種不同成型工藝CFRP管的影響基本相同，各徑厚比下的CFRP管均表現(xiàn)出在長細比較小時破壞發(fā)生得很突然，脆性破壞明顯，在長細比較大時破壞發(fā)生得很緩慢。
　　(3)對簡單邊界條件下的CFRP受壓圓管發(fā)生局部屈曲和彎曲屈曲的臨界長細比進行研究后發(fā)

3、現(xiàn)，對于纏繞成型CFRP管，在同一邊界條件下，具有相同徑厚比和環(huán)/縱向鋪層比的不同壁厚的CFRP管發(fā)生局部屈曲和彎曲屈曲的臨界長細比很接近。對于拉擠成型CFRP管，在同一邊界條件下，具有相同徑厚比的不同壁厚的CFRP管發(fā)生由局部屈曲轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢呐R界長細比很接近。對于兩種不同成型工藝的CFRP管，臨界長細比均隨著徑厚比的增大而增大。
　　(4)對于無側(cè)移彈性支承條件下的兩種CFRP管，均表現(xiàn)出在較小桿端約束和較大桿端約束條件下約

4、束程度的改變對構(gòu)件發(fā)生局部屈曲和彎曲屈曲的臨界長度影響不大，而對于介于兩者之間的桿端約束時約束程度的改變對臨界長度的影響很大。
　　(5)對于有側(cè)移彈性支承條件下的兩種CRFP管，均表現(xiàn)出從有側(cè)移屈曲到無側(cè)移屈曲的臨界側(cè)移剛度k與構(gòu)件長度和兩端的轉(zhuǎn)動剛度有關(guān)的現(xiàn)象。
　　(6)通過對兩種不同成型工藝CFRP管在破壞時的材料失效規(guī)律進行歸納總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，對于纏繞成型CFRP管，發(fā)生各種破壞模式時最易發(fā)生基纖剪切失效，而對于拉擠成