非对称复合材料工字梁的变形分析

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｈｅｔｌｏｃａｉｏｔｎｏｆｃｅｎｔｒｏｉｄｏｎｈｅｔｍｏｍｅｎｔｏｆｉｎｅｒｔｉａａｎｄｈａｔｔｏｆｒｏｏｔｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＩ－ｂｅａｍ．Ｔｈｅｓｐａｎ— ｗｉｓｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｃｌａｓｓｉｃａｌｌｉｆｔ — ｉｎｇ — ｌｉｎｅｈｅｔｏｒｙｗｉｈｔｈｅｔｌｏａｄｆａｃｔｏｒｏｆ４ａｎｄｈｅｔｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒｏｆ１．５．Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｉｔｏｎｏｆｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｖａｒｉ — ａｂｌｅｃｒｏｓｓ — ｓｅｃｔｉｏｎｂｅａｍｓｍａｄｅｏｆｍｕｌｉ— ｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＴＢｏｔｈＢｏｔｈｔｈｅｃａｌｃｕｌａｉｏｔｎａｎｄ．ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｈｏｔｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅＩ－ｂｅｍａｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．
第３２卷第２期
２０１５年４月
— — — —
沈阳航空航天大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
— ．
Ｖ０ｌ＿３２Ｎｏ．２ＡＤｒ．２０１５
献研究的对象虽然是上下非对称的，但是未提
及剖面特性，未给出中性轴的位置，而中性轴的位置会影响应力应变，尤其是文献［５］对于非对称结构，假定按对称结构分析，这样会导致较大的误差。文献［６］提及一种材料的中性轴问题，本文对此进行了修改，更加实用。文献［７］将水泥和碳纤维增强塑料的弹性模量换算成木材的弹性模量，然后计算梁的形心。本文对非对称复合材料
文章编号：２０９５—１２４８（２０１５）０２— ００５４— ０４
Hale Waihona Puke Baidu
非对称复合材料工字梁的变形分析
李淑萍，张春雨‘ ，杨康ｒ，马宏图１，２，佟刚，
（１．沈阳航空航天大学辽宁通用航空重点实验室，沈阳１１０１３６２．辽宁通用航空研究院设计部，沈阳１１０１３６）
ＬＩＳｈｕ — ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＣｈｕｎ — ｙｕ，ＹＡＮＧＫａｎｇ，ＭＡＨｏｎｇ— ｔｕ，ＴＯＮＧＧａｎｇ ’ 。
（１．ＬｉａｏｎｉｎｇＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｎｅｒａｌＡｖｉａｔｉｏｎ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１３６，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｓｉｇｎｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＬｉａｏｎｉｎｇＧｅｎｅｒｌａＡｖｉａｔｉｏｎＡｃａｄｅｍｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１３６，Ｃｈｉｎａ）
摘要：讨论了形心的位置对惯性矩的影响以及根部约束对梁的变形影响。梁沿翼展的分布是采用
经典的升力线理论得到的。过载为４，安全系数为１．５。该梁实由多种复合材料制成的上下非对称
的变截面梁，在此基础上计算了梁的变形。计算结果与试验相吻合，说明该方法适用于梁的变形
计算。
关键词：复合材料；工字梁；变形中图分类号：Ｖ４１４．８文献标志码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—１２４８．２０１５．０２．０１１
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｕｎｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅＩ－ｂｅａｍ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｉａｒｌ；Ｉｂｅａｍ；ｄｅｆｏｍａｒｔｉｏｎ
复合材料由于高的比强度，材料的可设计性使其在飞机上的应用越来越广泛。由于复合材料
压缩强度比拉伸强度低，因此在飞机结构设计上