复合材料盒段结构稳定性分析
复合材料的力学性能与结构设计
复合材料的力学性能与结构设计复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优异的力学性能和结构设计潜力。
在本文中，将探讨复合材料的力学性能以及如何进行结构设计。
一、复合材料的力学性能复合材料由于多种材料的组合，具有独特的力学性能。
以下将讨论复合材料在强度、刚度和韧性方面的性能。
1. 强度由于不同材料之间的协同作用，复合材料通常具有很高的强度。
这是由于各个组成材料的优点相互弥补，从而提高整体强度。
例如，纤维增强复合材料中的纤维可以提供很高的强度，而基体材料可以增加韧性。
2. 刚度复合材料具有很高的刚度，这是由于组成材料之间的相互作用。
纤维增强复合材料中的纤维可以提供很高的刚度，而基体材料可以提供弹性和柔韧性。
因此，复合材料在受力时可以保持其形状和结构的稳定性。
3. 韧性复合材料通常具有较高的韧性，这是由于材料的组合结构所致。
纤维增强复合材料中的纤维可以分散和吸收能量，从而提高材料的韧性。
相反，在单一材料中，这种能量分散效应很少出现。
二、复合材料的结构设计复合材料的结构设计是为了实现所需的力学性能和功能。
以下将介绍复合材料结构设计的关键因素。
1. 材料选择合理的材料选择是进行复合材料结构设计的关键因素。
不同材料具有不同的力学性能和化学特性，因此需要根据应用需求选择合适的材料组合。
例如，在需要高强度和刚度的应用中，可以选择纤维增强复合材料。
2. 界面控制复合材料中不同材料之间的界面是其力学性能的重要因素。
界面的控制可以通过界面处理和表面改性来实现。
例如，通过添加粘合剂或增加表面处理剂，可以增强纤维与基体之间的结合，提高界面的力学性能。
3. 结构设计结构设计是为了实现所需的功能和性能。
在复合材料结构设计中，需要考虑材料的排布方式、层压顺序和几何形状等因素。
通过合理设计复合材料的结构，可以充分发挥其力学性能，同时满足应用需求。
三、结论复合材料具有优异的力学性能和结构设计潜力。
通过合理选择材料、控制界面以及进行结构设计，可以充分发挥复合材料的力学性能。
复合材料盒段结构优化设计实用技术研究
偏置 前
图 ２两种方案 比对 由于在 Ｈ ｐｒ ｓ ｙ ｅＭｅｈ软件里只能设置 梁元 的初始偏置 ，因此从 Ｈｙ — ｐｒ ｅ 软件里导 出． ｆ ｅＭ ｓ ｈ ｂ 文件 ，在． ｆ ｄ ｂ 文件里添加 以下 Ｎ ｓ ａ 语 言， ｄ ａｒ ｔｎ 让 梁元 的 形 心 位 置 跟 随 变 量 而 变 化 ：
科技信息
工 程 技 术
复 合 村 料 量 段 结 构 优 化 设 计 实 用 技 术 研 穷
上 海飞机 设计 研 究 院结 构设 计研 究部 罗腾腾
［ 摘 要 ］ 中充分利用复合材料 的可设 计性 ， 文 设计 出ห้องสมุดไป่ตู้足结构 刚度 强度以及稳定性 等性 能指标要 求且使 结构重量更轻的飞行 器结 构。本文的重点是将 粱单元结构 的位 置参数引入 优化设计技术 中， 较传统 的元件参数优化技 术更 具工程 实用性 ， 大大提 高了优化 工 作 效 率 ， 由此 而 产 生 两 个 优 化 方案 （ 别 在 于 粱 元 是 否 偏 置 ） 通 过 两 个优 化 方案 的论 证 ， 置 方案 算例 较 好 的数 值 优 化 结果 充 分 并 区 。 偏 证明 了梁元偏置的有效性和 工程设计 的 实用性 ， 明 了在优化设计 工作 中对 梁元进行偏 置设计的优越性 和必要 性。论文工作对复 表
变量
… …
式 中 ， 表 示 目标 函 数 ；ｌ２ ，ｎ 设 计 变 量 ； 变 量 的 维 数 ； ｘ） ｘ， ， ｘ 为 ｘ… ｎ为
＆Ｘ 和 ｈ Ｘ为不等式约束和等式约束 。 （） ， ） （ 对于 复杂 的复合材料 结构 ， 构的优化设计在每个 区域里进行 。 结 可 以根据结构 承受载荷状态 ， 材料 ， 单元类 型 ， 层层数等不 同 ， 铺 对结构进 行相应 的优化 区域划分 ， 文优化分析采取如下技术 ： 本 （ 在划分的区域里进行优化设计 ； １ ） （ 复合材料采用经 典的铺层角度 Ｏ ±４ ／０ 按 照一定 的铺 层 比例 ２ ） ／ ５９ ， 对称铺层 ， 只优化铺层 厚度 ， 不考虑铺 层顺序 ； （ 将梁元结 构的位 置参数引入 优化设计技 术 中， 中梁元 的形心 ３ ） 文 位 置跟随层合板 的厚度 变量而变化。
复合材料结构特点
复合材料结构特点
复合材料结构的特点主要包括以下几点：
1.各向异性：复合材料由多种材料组成，其结构在不同方向上呈现出不同的性质
和性能，因此具有各向异性的特点。
2.层合板状结构：复合材料通常采用层合板状结构，各层之间相互垂直，以提高
材料的强度和稳定性。
3.材料成分可调：复合材料的组成材料可以根据需要进行调整，以达到所需的性
能要求。
4.耐疲劳性好：复合材料具有较好的耐疲劳性能，能够在多次循环载荷下保持其
性能。
5.便于加工：复合材料可以方便地进行切割、成型和加工，适用于各种制造和应
用场景。
6.具有可设计性：复合材料的性能可以通过设计和优化其组成和结构来调节，以
满足不同的应用需求。
7.物理非线性和几何非线性：复合材料的结构和性能可能表现出非线性的特点，
如弹性模量、泊松比等参数随应变的变化而变化。
8.结构形状、边界条件和加载状况复杂：复合材料的结构形状、边界条件和加载
状况可能非常复杂，需要仔细设计和分析。
这些特点使得复合材料在许多领域中得到了广泛应用，如航空航天、汽车、建筑、体育器材等。
复合材料多墙盒段的有限元分析
２ 试验简 介
在 积 木 式 验 证 方 法 中 ， 选 取 主 要 结 应 构 件（ Ｓ 进 行 验 证 试验 。 Ｐ Ｅ） 即选 取 安 全 裕 度 小 的 部 位进 行试 验 。 对于 平 尾盒 段 ， 外 来 其 物 冲 击 损 伤 主 要 出 现 在 壁 板 。 选 择 厚 板 应 区 域 ， 同 板 厚 的 情 况 下 选 取 靠 近 根 部 所 相 受应力更大的区域。 这里 为 了 制造 的 方 便 ， 不 考 虑 实 际 结 构 中 壁 板 的 曲 率 ， 合 材 料 复 多 墙 盒 段 试 验 件 为 平 直 的 等 剖 面 多 墙 结 构 ， 图１ 示 。 如 所 复合材 料 件均 采用Ｔ７ ０ ０ ／ＢＡ９ ６ 系 ， ９１ 体 热 压 罐 固化 成 形 。 验 盒 段 全 长 １ ０ ｍ ， 试 １ ｒ ２ａ 宽６ ０ ３ ｍｍ ， ２ ０ 高 ０ ｍｍ ； 皮 和 粱 为 Ｔ７ ０ 蒙 ０／ Ｂ ９ ６ 浸 料 层 压 结 构 ， 为 蜂 窝夹 层 结 Ａ９ １ 预 墙
Ｍ ， ４ ｋ ・ ＝ ５ Ｎ ｍ
上 下 壁 板 、 腹 板 、 柱 立 筋 简 化 成 为 梁 立 复 合 材 料 层合 板 元 ， 简 化 为 复 合 材料 蜂 墙 窝夹 芯 层合 板 元 ， 中 上 下 壁板 在 梁 凸缘 、 其 筋 条 处 的 铺 层 ， 在 筋 条 处 的 铺 层 以 墙 及 梁 腹 板 在 立 柱 平 筋 处 的 铺 层 为 对 应 两 部 分 铺 层 的 叠加 。 了 准 确 定 义 不 同 结 构 的 为 铺 层 方 向 ， 如 图３所 示 的 一 个 整 体 坐 标 以 系 ， 两 个 局 部 坐 标 系 为参 考 。 和 对 于 蜂 窝 夹 层结 构 ， 里 按 照文 献 【 】 这 ３ ６ —７ 提 出的 方 法 来处 理 ， 面 板 与 蜂窝 芯 ６ ８ 将 子分开处理 ， 板用板元 素， 窝芯用 “ 面 蜂 特 殊 体元” 拟 。 模 ３ ２ 材料 属性 的定义 ． Ｔ７ ０ ＢＡ９ ６ 向带 的基 本 力 学 性 能 ０／ ９ｌ 单 见表 １ 蜂窝材 料 为ｚ １ ７ Ａ（型 Ａ ， ， ＭＳ ９ ４ ３ 级 密 度４ ｋ ／ ）其 力学性 能 数据 见表 ２ Ｔ７ ０ ８ ｇ ｍ ， 。 ０／ Ｂ ９ ６ 向板 的实 际单 层 厚度 为０ １ ｒｍ。 Ａ９ １ 单 ．４ ａ
基于子模型的大型复合材料飞机结构屈曲稳定性数值分析及优化技术研究
｛ｍｓ ｔｄｔａｉｐａｓｒ ｐ ｍｓ ｎａｃ ｏ ｇｂｔ｛ ｝ｃｇ，ｓｎｎｅｅｃｙｖ．ｔｏ ｕｄｇ ｏｌ ｐｔｉｓｅｔ ｍ ｈｃｖｇ ｅｌ ｅＩｅｔ ｉｏｅｇｏ ｓｗ ｊ ｏ ｂｌｉ ｍ ｉｒ ｓｉ ｅ ｈ ｉ ｅ ｎ ｍｉ ｎｕｃ ｕｄｔ ｉ ａ ｔ ｓ ｌｅ ｎ ｍ ｋ ｇ Ｙｓ ｉ ｓａ ｅ ｎ ｄ ｎ ｓ ０ ｆ ｒ ｅ ｅ ｉ 舭ｔｏ ， 舭ｗ ｕｔｓｃｈｌｎｉｅｒｍ ｈｙ ｌ 打ｕｏ ｎ ｂ ｒａ ｅ ｔ ｑｅ ｉ幻 ｐ ｃ ｅ ｈｉ ｉ ｅｈ ｅ ｒ 舭 ｉ ｇ ｌ ｏｒ ｍ ｚ ｆ ｏ ｅ ｆ ｃｐ ｔ ｉ ｒ ｓ ｎａｄｅ ｃ ｎｙ Ｈ ｈ ｒ ｒ ｉ ｔ ｅ ｔ ｏ ｍ ｕ ｔ ｎｐｅｉｏ ｎ ｆ ｉ ｃ． ｅ ｔｅｅ ｏ ｌ ｉｉ ｓｔ ｏ ｏ ａｏ ｃｉ ｆ ｅ ｉ ｒ ｍ ｓ ％， ｎ ｅｍ ｄｌ ｉ ｌ ｎ ｓ ｅｏ ｉ ａｄｔ ｏｅ ｗｔ ｅ ｍ ｔ ｉ ｈ ｈ ｅ ｚ ｆ ｅ
维普资讯
机 械 设 计 与 制 造
一
第 ２期 ２０ ０ ７年 ２月
４一
Ｍａ ｈｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ＆ Ｍａ ｕａ ｔｒ ｃ ｉｅｖ ｓｃ ｎ ｆｃｕ ｅ
文章编号 ： ０ — ９ ７ ２ ０ ）２ Ｏ Ｏ — ３ １ １３９（０７０一０４０ ０
（ ｅ ａ ｍｅ ｔ ｆ ｃ ａ ｉａ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ Ｎ ｎ ｈ ｎ ｎｔｕｅｏ ｅｏ ａ ｔ ａ Ｔ ｃｎ ｌｇ， ａ ｃ ａ ｇ３ ０ ３ ， ｈｎ ） Ｄ ｐ ｒ ｎ ｏ ｈ ｎｃｌ ｎ ｉｅ ｒ ， ａ ｃ ａ ｇＩｓ ｔｔ ｆ ｒｎ ｕｉ ｌ ｅｈ ｏｏｙ Ｎ ｎ ｈ ｎ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ ｔ Ｍｅ ｎ ｉ Ａ ｃ
｝ 【 要】 摘 随着计算机科学和有限元技术的发展， 屈曲稳定性问 题有限元数值求解技术已经比较成熟， ｝ ｊ 但是在大型复杂结构工程应用中 还是由于计算量大、 收敛困难而受到限制， 特别是在需要反复迭代计算的优 ｊ
复合材料结构特点、设计要点以及成型方法
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点。
复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域有着广泛的应用。
本文将重点探讨复合材料的结构特点、设计要点以及成型方法。
一、复合材料的结构特点1.1 高强度：复合材料由于是由不同材料组合而成，可以充分发挥各种材料的优点，因此具有很高的强度。
比如碳纤维复合材料的强度是钢的几倍。
1.2 轻质：由于复合材料多为聚合物基体和增强材料组成，因此具有较低的密度，重量轻，适合用于要求重量轻的场合，比如航空航天领域。
1.3 耐腐蚀性好：复合材料多数是无机非金属材料与有机高分子材料的复合，因此具有良好的耐腐蚀性，可以在恶劣环境下长期使用。
1.4 难以加工：复合材料的工艺性和加工性较差，需要采用特殊的加工技术和工艺流程。
二、复合材料的设计要点2.1 结构设计：在设计复合材料结构时，需要充分考虑材料的性能和特点，合理设计结构，提高材料的使用效率。
2.2 成型工艺设计：不同的复合材料有不同的成型工艺，需要根据具体的材料性能和工艺流程来设计成型工艺，以保证产品质量。
2.3 自动化设计：现代复合材料加工已经向着自动化方向发展，因此设计时需要考虑如何实现自动化生产。
2.4 环境友好设计：在设计复合材料产品时，需要充分考虑材料的回收性和再利用性，采用环保的材料和工艺。
三、复合材料的成型方法3.1 手工层叠成型：手工层叠成型是一种常见的复合材料成型方法，通过人工将增强纤维层叠在一起，再浸渍树脂，最后经过固化得到成品。
3.2 压模成型：在压模成型中，复合材料预先放置于模具中，然后通过压力和温度的作用，使树脂固化，最终得到成品。
3.3 真空吸塑成型：真空吸塑成型是将复合材料覆盖在模具表面，然后利用真空负压使其贴紧模具表面，并通过加热固化得到成品。
3.4 自动化制备：随着自动化技术的发展，复合材料成型也越来越多地采用自动化制备技术，如自动化层叠机、自动化压模机等。
复合材料结构的力学性能分析与优化设计
复合材料结构的力学性能分析与优化设计复合材料在现代工程领域中得到广泛应用，其独特的力学性能使其成为许多领域的首选材料。
为了确保使用复合材料结构的稳定性和安全性，对其力学性能进行准确的分析与优化设计是必不可少的。
复合材料的力学性能分析需要考虑以下几个方面：材料属性、构件设计和力学行为。
首先，复合材料的力学性能是由其材料属性决定的。
复合材料由纤维和基体组成，纤维负责承载载荷，而基体则起到连接纤维的作用。
在分析复合材料的力学性能时，需要了解纤维的类型、方向和体积分数，以及基体的特性。
这些信息可以通过材料测试和实验获得，例如拉伸测试、弯曲测试和压缩测试等。
通过这些测试可以获得复合材料的弹性模量、屈服强度和断裂韧性等力学特性。
其次，构件设计是影响复合材料力学性能的关键因素。
复合材料可以通过不同的构件设计来适应不同的工程要求。
构件的几何形状、层数、层序和连接方式等都会对复合材料的力学性能产生影响。
在进行力学性能分析时，需要根据构件的实际情况建立有限元模型。
有限元分析是一种常用的数值模拟方法，通过将复合材料结构划分为小块进行离散建模，然后通过求解有限元方程得到应力、应变和变形等信息。
通过有限元分析，可以评估不同构件设计对复合材料力学性能的影响，为优化设计提供依据。
最后，力学行为是评价复合材料力学性能的关键。
复合材料的力学行为通常包括线弹性、非线性、破坏和疲劳等。
线弹性是指在小应变范围内，复合材料的应力和应变呈线性关系。
非线性行为包括塑性变形、集中变形和层间剪切等，这些行为会导致驰豫和刚度退化。
破坏行为是复合材料在超出其极限时发生的，通常包括纤维断裂、基体剥离和界面开裂。
疲劳行为是复合材料在长期受到循环载荷作用下发生的。
优化设计是通过改变材料和结构参数来增强复合材料的力学性能。
在复合材料结构的力学性能分析中，通过在有限元模型中改变材料的属性和构件的设计来优化设计。
优化设计的目标可以是最小化构件的重量、最大化构件的刚度、最大化构件的承载能力等。
考虑稳定性的复合材料机翼盒段优化分析
Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ａ ａｙ ｉ ｎ ｂ ｘ ｏ ｏｍｐ ｓｔ ｎ ａ ｅ ｎ ｓａ ｉ ｙ ｔ ｍｉａ ｉ ｎ ｌｓｓ ｏ ｏ ｆ ｏ ｃ ｏ ｉ ｗｉｇ ｂ ｓ ｄ ｏ ｔ ｂ ｌ ｅ ｉ ｔ
ｓ ｕｔｒ ｅ ｈ ｈ ｉｇｗ ｉ ｉｙａ ｎｔ ｎＴｅｆ ｒ ｅｓ ｄｅ ｏ ａｙｉ ｅｉ ｕｎｅ ｄ － ｔ ｃｕａｗ ｉ ｔｆｔｅ ｎ ，ｈｃ ｓ ｓ ｌｏｓ ａ ｔｈｎ ｕｔ ｒｔ ｉ ｎａ ｌ ｎ ｔ ｆ ｅｃ ｉ ｒ ｌ ｇ ｏ ｗ ｈａｆ ｌ ｃ ｒ ． ｔ ｉ ｈ ｕ ｓ ｎ ｚｇ ｈ ｎ ｌ ｆ ｏ ｆ ｆｒｎ ｒｉ ｇｅ ａｄｄｗｌ ｅ ｅｔ ｏｓ ａｎｖ ｕ ｎｔｅ ｐｉ ｚｄｒｓｈｓｏ ａ ｅ ｏｓｒ ｎ ｏ Ｉ ｅｅｔｏｓ ｎａ ｌ ｉ ａ ｍ ｎ ｎｔ ｔａ ｅ ｔ ｅ ｕ ｗｔｔ ｔ ｎｔ ｔｆ托ｒ ｔ ｏ ｎ ｓ ｎ ｃ ｃ ｒ ｌ ｏ ｈ ｏ ｍｉ ｅ ｉ ｈ ｈ ｈｃ ｉ ａ ＿ ｓ ｎａｇｅｈｓ ｒａ ｉ ｕｎｅｏ ｅ ｐｉ ｚｄｗ ｉｈｐ ｒ ｉｅ ｙｔｅｄｓ ｎ ｅ ｅ ｏｓｒ ｎ ｅｏｄ ｉ ｌ ａ ｅ ｆ ｅ ｎｔ ｔ ｅ ｅ ｔ ｅｍｔｄｂ ｉ ． ｎｔ ｎｔ ｔｓ ｙｎ ｏｎ ｇｔ ｎ ｃ ｌ ｈ ｏ ｍｉ ｇ ｔ ｈ ｅ ｇ Ｗｈ ｈ ｃ ｉ ａ ｉｂ ｔｅ ａｇ ｒ ｎ ｅ ｅ ， ｅｎ ｕｎｅ ｄ ｐａｅ ｅｔｏｓ ａ ｔ ｎｈ ｔ ｉ ｄｗ ｉ ｔｓｅ ｕｅ． ｈ ｅｉｃ ｔ ｄｇ ｂｔ ｆｅ ｃ ｉ ｌ ｍ ｎ ｎｔ ｎ ｏ ｔｅｏ ｉ ｚ ｅ ｈ ｉｒｄ ｄ ｒ ｎ ｎ ｅａ ｉ ｒ ｈｉ ｌ ｆ ｏ ｓ ｃ ｃ ｒ ｉ ｐｍ ｅ ｇ ｃ
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复合材料的力学性能分析
复合材料的力学性能分析复合材料是由两种或以上的不同材料在力学上结合形成的材料，具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀等优良特性，被广泛应用于汽车、航空、航天、体育用品等领域。
然而，复合材料的力学性能与其组成材料、制备工艺、结构形式密切相关，需要经过细致的分析才能充分发挥其优势。
一、组成材料的力学性能分析复合材料由纤维和基体材料结合形成，其中纤维通常是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，基体材料通常是树脂、金属等。
因此，复合材料的力学性能与其组成材料密切相关。
1.纤维材料的力学性能纤维材料具有很高的强度和刚度，可以充分发挥复合材料的优势。
常用的纤维材料有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。
其中，碳纤维的强度和刚度最高，但价格也最昂贵，适用于高端领域；玻璃纤维强度和刚度较低，价格相对便宜，适用于一般领域；芳纶纤维具有较高的温度和化学稳定性，适用于高温环境。
2.基体材料的力学性能基体材料主要起粘结纤维材料的作用，因此需要具有较好的强度和可塑性。
常用的基体材料有环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯等。
环氧树脂具有较好的成型性和高强度，适用于高端领域；酚醛树脂价格相对便宜，但强度和成型性较差，适用于一般领域；聚丙烯具有良好的化学稳定性和低密度，适用于航空、航天等领域。
二、制备工艺对力学性能的影响分析复合材料制备工艺是影响其力学性能的重要因素之一。
常用的制备工艺有手工层叠法、自动层叠机法、注塑成型法等。
1.手工层叠法手工层叠法是复合材料制备的最早方法之一，其优点是成本低，适用于小批量生产；缺点是生产效率低，工艺难以控制，制品质量不稳定，易产生接触、空气泡等缺陷。
2.自动层叠机法自动层叠机法是指利用专用机器进行自动化生产的方法，其优点是生产效率高，无人工干预，制品质量稳定；缺点是设备成本高，不适用于小批量生产，工艺仍需改进和控制。
3.注塑成型法注塑成型法是将熔融状态的树脂注入到预制的模具中，并在高温高压下形成制品的方法，其优点是最大程度地消除了接触缺陷、空气泡等缺陷，制品密实，精度高，产品性能稳定；缺点是成本高，需要专用模具，适用于大批量生产。
ABAQUS复材稳定性分析操作说明
第7章 ABAQUS 复合材料平板稳定性7.3 复合材料平板稳定性计算复合材料具有比强度和比模量高、性能可设计和易于整体成形等诸多优异特性被广泛应用于航天、航空和航海等领域。
下面的以碳纤维树脂基复合材料的层压板为例介绍层压板的建模分析方法。
7.3.1 问题提出本例以层压板为例，600mm ×400mm 复合材料平板，四边简支，在一短边受100N/mm 压缩载荷作用下，进行平板稳定性分析。
板的铺层顺序为：[45/-45/90/0]s ，每层的厚度为0.125mm ，材料属性如表1所示。
表1 复合材料的材料参数表1E2E 3E 12υ 13υ 23υ 12G 13G 23G 144.7GPa 9.65GPa 9.65GPa 0.30 0.30 0.45 5.2GPa 5.2GPa 3.4GPa7.3.2 创建几何部件首先，打开【ABAQUS/CAE 】启动界面，在弹出的【Start Session 】对话框中单击【Create Model Database 】下的【With Standard/Explicit Model 】按钮，启动【ABAQUS/CAE 】。
进入【Part 】模块，单击【Create Part 】，进入如图1界面，选【Modeling Space ：3D 】，类型Type: Deformable ，Base Feature: Shape: Shell ，Base Feature: Type: Planar ，Approximate size ：1000（草图界面大小，根据所画草图的大小确定），单击【Continue 】按钮进入草图界面。
常按【Create Construction: Oblique Line Thru 2 Points 】弹出【Create Construction: Horizontal Line Thru Point 】单击，选中原点或在界面下方输入坐标“0,0”，建立水平横轴；继续常按【Create Construction: Horizontal Line Thru Point 】弹出【Create Construction: Vertical Line Thru Point 】，同理建立竖轴；单击【Add Constraint 】，弹出【Constraints 】界面单击其中【Fixed 】项，按住Shift 建，然后选中刚建立的横轴和竖轴，单击下方的【Done 】按钮完成对横轴和竖轴的约束。
复合材料结构稳定性分析初探
164信息技术与机电化工现代化的飞机制造，正在朝向结构重量轻量化、结构性能优越的角度，不断的发展，因而，应用先进的复合材料，不仅可以减轻飞机的重量，还可以满足飞机的多种新功能的要求。
所以，现代化的一些飞机制造企业，广泛的采用蒙皮、梁、墙类长纤结构等等，进行空间核心的优化构造。
1.复合材料结构稳定性优势现代化飞机制造当中，使用的一些复合材料及薄壁结构，可以承受比较高的荷载作用，在一些失效分析模型环境下，可以根据强度破坏以及失稳曲度等等，进行结构上的优化分析，从而保障飞机使用的安全性。
也即是说，对其具体的结构强度进行校核与稳定性的分析，可以探求目前结构使用过程当中，存在的一些弊端，从而全面提高稳定性分析的精准。
尤其是，随着人工智能技术、计算机技术、大数据技术的迅猛发展，目前，在稳定性分析方面，有限元方法已经成为了一种比较主流的分析方法，通过这种有限性分析以及非线性分析的方法，可以显著减少分析过程当中，存在的一些小位移与小应变现象，从而全面提高非线性对于整个稳定性分析驱动造成的负面影响。
通过这种稳定性分析的方式，可以对复合材料使用的失稳载荷比例问题、临界失稳定性分析方法，尤其是失稳载荷问题、最大移植问题以及失稳位置问题，进行优化判断。
2.稳定性分析方法在复合材料结构优化当中的应用2.1材料刚度分析复合材料结构的稳定性，主要取决于其自身的材料刚度，如果它自身的结构刚度，可以对他起到良好的刚度支撑作用，那么就可以应用这种增量形式，进行相关的虚功分析。
（1）在进行稳定性分析的过程当中，我们可以先建立起一个线性刚度矩阵，在利用这种应力分析的方式，对于其几何刚度矩阵的具体数值进行判断，从而得出应力水平的变化矩阵。
（2）如果几何非线性刚度矩阵的位移情况，会随着结构的大位移而不断变化，那么，就可以初步判定线性刚度矩阵可以满足虚功原理的具体要求。
2.2线性失稳分析在进行复合材料结构稳定性分析的过程当中，要应用线性稳定原理，通过小位移小应变的相关弹性变化，作为整个稳定性分析的结构理论基础，通过结构位置形态的相应调整，根据临界失稳荷载的线性广义，特征建立起有效的特征分析方程。
复合包装材料的基材、结构及性能分析
［ 关键 词］ 复 合 包装材料 ； ； 纸 塑料 ； 箔 铝
随着上 世纪 ７ ０年代末 我 国软包 装 的兴起 ， 各 类 复合 包装 材料 在 包 装 领 域 中应 用 日益 广 泛 ， 按
有 一定 的厚度 、 高 的挺度 、 较 形稳 性及 较 高的
耐折 度 ， 有利 于提 高 复 合 软 包 装 制 品 的可 成 型 性 及形 状稳 定性 ， 使包装 制 品有较 好 的质感 ； 并 纸 张 的多孔及 纤维 素 的极性 使其 具有 良好 的
着 墨性 能 ， 以通 常含有 纸 张 的复合包 装材 料 ， 所 纸
同 样 因 为 纸 张 的 多 孔 及 极 性 ， 表 面 张 力 较 其
高 ， 吸收粘 合 物 质 ， 纸 张与 塑料 薄膜 、 箔 等 易 使 铝
复合操 作易 于进 行 ， 且可 以采 用水性 粘合 剂 ， 并 这
所 使用 的原 料来 分 ， 复合 包 装 材 料 的种 类 主要 包 括 塑一 塑复 合 ， 铝 复合 ， 塑 复 合 （ 括 纸一 塑一 纸一 包 塑一 铝 复合 ） 目前 ， 。 复合包 装材 料 在包装 领域 的应 用
十 分广泛 ， 主要 归 功 于 复 合包 装材 料 全 面 而 优 这
就 可 以大大 降低 复 合 工 艺成 本 ， 时 因无 有机 溶 同
剂 挥发 而提 高 了环保性 ； ． 具 有无 毒 、 害 、 生 性 ， 合 于 包 括食 品包 无 卫 适
异 的包装 功 能 。在 各 类 复合 包 装 材 料 中 ， 塑 及 纸 纸 塑铝复 合材 料 以其 阻隔性 高 、 全 卫生性 好 、 安 使 用方 便 、 成本 低廉 及较 高 的环保性 等 特点 ， 国 内 在
复合材料加筋壁板稳定性影响分析
； ａ如 舭伽 如ｉ ｔｅＯｄ ｏ ６ ｖ ｓ． ｇ ｎ
｝ Ｋ ｙ ｏｄ：ｏ ｐｓｅ ａｅｉｓＲｂｅ ａｅ Ｓａｉ ｙＢ ｃｌ ｇ ｏａ；ｔｎｅ ｅ ｒｓＣ ｍ ｏｉ ｔ ａ ；ｉｂｄ ｎｌ ｔｂｌ ；ｕｋｎ ｄｌ ｒ ｇｒ ｗ ｔｍ ｒ ｌ ｐ ； ｉ ｔ ｉ ｍ Ｓｉ
中图分 类号 ：Ｈ１ ， Ｂ ３ 文献标 识码 ： Ｔ ６Ｔ ３ Ａ
研究 。文献ｆ 究了复合材料加筋层合板的屈 曲和后屈 曲性态与 ２１有限元模 型及 其边界 条件 研 ． 加强筋的分布 、 分层形状 、 分层位置及分层大小等 因素的关系。 文 献口 研究加筋壁板结构试验件在受压状态下 的非线性变形及稳定 型有限元软件 Ｐ ｔ ｎ ａ ａ 提供的四节点等参平板单元进行 网格划分 ， ｒ
距开展筋条位置影响分析。 分别建立 ５０ ｍ、０ ｍ ０ ｒ ６ ０ ｍ和 ７０ ｍ ｊ ａ ０ｍ 种不同宽度模型不 同筋条位置的有限元模型， 运用弧长法进行稳定
ｓＴ字型筋条铺层顺序为［／５－ ５ ／０ ／００－５ ５ Ｓ ， ０４／４ ／ ９／ ９／／４／ ］。 ０ ０ － ４
￡
性分析。模型临界载荷随筋条位置变化曲线， 如图 ５ 所示。
模 态 图 的手段 。
３加筋壁板稳定性影 响分析
该有 限元模 型 、 Ｔ字型加筋壁板示意图及其具体尺寸 ， 图 ３１筋条位 置影响分析 如 ． ２ 表 ２所示。其中蒙皮铺层顺序为［／００ ５ ４／／ ／４ ／４ ］ 、 ０ ／／ ／ ５ ９ ０ ５ ５ ９ ４一 ００／ 一
保持筋条横截面及两侧边弹性支持不变 ， 改变中间两桁条间
ｌｔｏｇ ｉ ｎａ ｅａａ ｓ ｗｈｄａｄａ －ｅｇ ｅ ｏ ｓｅｔｅ ． ｅｒ ｕｓｆａａ ｚ ｇｉ ｉｔ ｉ ｈ ｕｈｅ ｅｖ ｕ ｎ ｙｉ ｎ ｔ ｎ ｒ ｌ ｔ ｍ ｔ ｄｒｐｃｖｌＴ ｅ ｌ ｏ ｌ ｉ ｄ ａ ｒ ｇ ｌ ｌ ｓ ｏ ｃ ｎｈ ｈ ｅ ｉ ｙ ｈ ｓ ｔ ｎ ｙｎ ｎ ｃ ｅ
C／E复合材料网格结构的稳定性分析
第４ 期
２Ｏ ０ ６年 ｌ 月 ２
纤
维
复
合
材
料
Ｎ ４ ２ ｏ， ８ Ｄ ｃ． ２ ０ ｅ ．０ ６
Ｆ口 ＥＲ Ｃ０ Ⅱ－ ｒ［ Ｂ ０Ｓ 】 ＥＳ
结构 ・ 设计
ＣＥ复 合材 料 网格 结构 的 稳定 性 分 析 ／
廖 英强 刘建超 苏建河 ， ，
（． １西安航天复合材料研究所 ， 西安 ７（） ）２ 中国航 天科技集 团公司 四院 四十一所 ， １ Ｚ （． ｇ５ 西安 ７０２ ） １０５ － 摘 要 建立了网格结 构的轴压有 限元模 型 ； 利用 Ａ Ｓ Ｓ的 Ａ Ｄ 语 言编写 了网格 结构稳定性 分析 的优 化分析程 ＮＹ ＰＬ
Ａ Ｔ ＣＴ Ａｎａｉ ｏ ｐ ｓｉｎＦ Ａ ｍ ｄ ｌ ｆ ｅｌｔｃ ｔ ｃｕｅｉ ｕｈ． ｅｏ ｔ ｌａ ａ ｓ ｒｇａ ｏ ｅｌｔｃ ｔｂｌ ＢＳ ＲＡ ）ａ ｃ ｍ ｒ ｓｏ Ｅ ｏ ｅ ｔ ｅｓ ｕ ｔｒ ｓｂ ｉ Ｔ ｐｉ ｌ ｉ ｐ ｒｍ ｆ ｔ ｅｓ ｉ． 【 ｌ ｅ ｏｔ ａ ｉ ｒ ｈ ｈ ｍａ ｎ ｙ ｓ ｏ ｈ ｔ ａｉ ａ ｉ
设计过程中一个十分重要的课题 。由于结构和受载 形式均 比 较复杂， 一般来说 ， 通过解析解来获得较为 满意的稳定性分析结果是极其困难的 ２ 。而有限元 ］ 方法为求解这类问题提供了卓有成效的途径。 本文应 用 通 用 有 限元 分 析 软 件 Ａ Ｓ Ｓ对 圆 柱 ＮＹ
Ｓａ ｉｔ ａｙｉ ｆＣ／ Ｃｏ ｏ ｉ ｓＬａｔ ｅＳ ｒ ｃｕ ｅ ｔｂｌｙ Ａｎ ｌｓｓｏ Ｅ ｍｐ ｓｔ ｔｉ ｔｕ ｔｒ ｉ ｅ ｃ
Ｌ Ａ ｉｇ—ｑａ ｇ ， Ｉ ｉ ＩＯ Ｙｎ ｉｎ Ｌ Ｕ Ｊ ｎ—ｃ ａ Ｓ ｉｎ—ｈ ａ ｈｏ ， Ｕ Ｊａ ｅ （ ． ｉａ ｅ ｓａｅＣ ｍ ｏｉ ｓ ｅｅｒｈＩｓｔｅ Ｘ ’ｎ７０２ ， ｈ ａ １Ｘ ’ｎＡ ｒ ｐｃ ｏ ｐｓｅ Ｒ ｓａ ｔｕ ， ｉａ １０５ Ｃ ｉ ） ｏ ｔ ｃ ｎ ｉｔ ｎ （ ．ｈ １ｔｎｔ ｔ ｏｔｅＦｕｔ Ａ ａｅ ｙｏ Ｃ Ｓ ， ｉ １ ） ， ｈ ａ ２Ｔ ｅ ｓ Ｉｓｔ ｅ ｆｈ ｏｒ ｃｄｍ ｆ Ａ Ｃ Ｘ ’ ７ｆ２ Ｃｉ ） ４ ｉ ｕ ｈ ｎ ａ ５ ｎ
直升机复合材料结构屈曲稳定性数值计算研究
ＫＥ ＹＷ ＯＲＤＳ ｃ ｍｐ ｓ ｅ ｌｒｅｄ ｆｒ ｔ ｎ ｎ ｎｉｅｒ ｂ ｃ ｌ ｇａ ａｙｉ ｏ ｏ ｉ ； ｇ ｅｏｍａｉ ｏ ｌ ａ ；ｕ ｋｉ ｎ ｌｓ ｔ ａ ｏ ｎ ｎ ｓ
１ 引 言
先 进 复合 材 料 具 有 比强 度 和 比刚 度高 、 可设 计
形上 ， 以考虑变 形 对 平 衡 的 影 响 。同 时应 变 表 达式
也应 包 括位移 的二 次项 。这样 ， 结构 的几 何 形 变关 系将 是 非线性 的 。这种 由于 大位移 和大 转动 引起 的
ｏ ｄ ｙ，ｓａ ｉ ｔ ｕ ｒｃ ｌａ ａｙ ｉ ｗａ ｄ ｎ ｃ ｕ ａ ｅ ｍｅ ｔ ｔ ｃ ｕ ｅ ｗ ｅ ｈ ｅｉ ｏ ｔｒｗ ｓｕ ｄ ｒｔｅ ｒ ｓｓａ ｃ ｇ ｔ ｎｌ ｔｂ ｌ ｙ ｎ ｍｅ ａ ｎ ｌｓｓ ｓｍａ ｅ ｏ ａ ｄ ｌ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ｈ ｎ ｔ ｅ ｈ ｌ ｐ ｅ ａ ｎ ｅ ｅ ｉｔｎ ｅｒ ｈ ｉ ｉ ｓ ｓｕ ｃ ｈ ｉ ｓｉ ｏ ｄ ｕ ｉ ｇ ＭＳ Ｍａ ｃ ｌ ｌａ ｓｎ Ｃ． ｒ ，ｍａｎｙ ｔ ｎ ｕ ｄ ｒ ｔｅ ｏ ｔ ｚ ｄ ｓｒ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｉｋ ｅ ｓ ｒ ｕ ｄ ｓ ｃ ｕ ｅ Ｃ ｌ ｕａｉ ｎ ｒｓ ｈ ｐ ｉｌ ｏ ｆ ｎ ｅ ｈ ｐ ｉ ｅ ｔ ｔ ｒ ｎ ｈ ｃ ｎ ｓ ｏ ｎ ｔ ｔｒ ． ａｃ ｌｔ ｅ ｕ ｓ ｉ ｍｉ ｕ ｕ ｒ ｏ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｎ ｔ ｂｌ ｙ ｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ａ ｐ ａ ｅ ｎ ｆ ｒｎ ，ａ ｄ ｏｈ ｒａｒ ａｓ ｈ ｄ ｎ ｎ ｔｂ ｌ ｙ ｂ ｃ ｌ ｇ ｉ ａｌ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｗｅ ｔ ｓａ ｉ ｔ ｈ ｎ ｍｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ｄ ｏ ｎ ｆｏ ｔ ｎ ｔ ｅ ｒｅ ｒ ａ ｏ ｉｓａ ｉ ｔ ｕ ｋ ｉ ．Ｆ ｎ ｌ ｈ ｉ ｉ ｉ ｉ ｎ ｙ，ｔｉ ａ ｅ ｇ ｖ ｏ ｏ ｉ ｔ ｃ ｕ ｅ ｂ ｃ ｌ ｇ ａ ａｙ ｉ ｍｅｈ ｄ ｂ ａ ｅｕ ｎ ｌｓｓ ａ ｄ ｃ ｅ ｋ ｎ ｔ ｉ ｔ ｎ ｌ ｓｓｒ ｓ ｌ ．Ｉ ｃ ｎ ａ ｃ — ａ ｅ ｃ ｍｐ ｓｔ ｓｒ ｔ ｒ ｕ ｋ ｉ ｎ ｌｓｓ ｅ ｕ ｎ ｔ ｏ ｙ ｃ ｒ ｆ ｌａ ａｙ ｉ ｎ ｈ ｃ ｉ ｇ ｓａ ｌ ｙ ａ ａ ｙ ｉ ｅ ｕ ｔ ｂ ｉ ｓ ｔ ａ ｅ ｕ ｍｕ ａｅ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｅ ｃ ｏ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｈ ｌ ｏ ｔｒ ｌｔ ｈ ｘ ｅ ｎ ｅ ｆｒｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｅ ｉ ｐｅ ． ｉ ｈ ｃ
复合材料的结构与性能
复合材料的结构与性能复合材料是指由两种或两种以上的成分组成的材料，其具有优良的综合性能。
本文将从复合材料的结构和性能两个方面进行探讨。
一、复合材料的结构复合材料的结构由纤维增强体和基体组成。
纤维增强体是复合材料的主要组成部分，常见的纤维增强体有玻璃纤维、碳纤维和聚合物纤维等。
纤维增强体的作用是提供强度和刚度，同时还可以耐受拉伸和压缩等力的作用。
基体是纤维增强体的粘结剂，常见的基体有热固性树脂和热塑性树脂等。
基体的作用是保护纤维增强体、分散外部作用力以及提供耐化学腐蚀的能力。
在复合材料的结构中，还有一个重要的部分是界面层。
界面层位于纤维增强体和基体之间，起着连接和传递力的作用。
一个好的界面层能够提高复合材料的力学性能，并且能够防止纤维增强体与基体之间的剪切滑移。
二、复合材料的性能1.力学性能复合材料的力学性能包括强度、刚度、韧性和疲劳性能等。
由于纤维增强体的加入，复合材料具有较高的强度和刚度，能够承受较大的力。
同时，纤维增强体还可以提高复合材料的韧性，使其在受到冲击或者拉伸时不易断裂。
此外，复合材料还具有良好的疲劳性能，能够承受多次循环加载而不产生破坏。
2.导热性能复合材料的导热性能取决于纤维增强体和基体的热导率，以及界面层的热阻抗。
通常情况下，纤维增强体具有较高的导热性能，而基体则具有较低的导热性能。
界面层能够减少热量的传递，降低导热性能。
这种导热性能的差异使得复合材料在一些特定的应用中起到优异的绝缘和隔热效果。
3.耐化学性能复合材料具有良好的耐化学性能，能够在各种酸、碱、盐等腐蚀介质中长期使用。
这主要是由于纤维增强体和基体的化学稳定性较高，能够抵御腐蚀介质的侵蚀。
同时，界面层的存在也能够减缓腐蚀的发生。
4.重量轻由于纤维增强体的加入，复合材料具有很轻的重量。
相比于传统的金属材料，复合材料的重量可以减轻30%到50%。
这使得复合材料成为航空航天、汽车、体育器材等领域的理想选择。
结论：综上所述，复合材料的结构和性能密不可分，其结构特点决定了其优异的力学性能、导热性能和耐化学性能。
复合材料的多层结构设计与分析
复合材料的多层结构设计与分析在当今的材料科学领域，复合材料以其优异的性能和广泛的应用而备受关注。
其中，复合材料的多层结构设计更是为满足各种复杂工程需求提供了创新的解决方案。
复合材料的多层结构，简单来说，就是将不同材料、不同性能的层按照特定的顺序和方式组合在一起，以实现单一材料无法达到的综合性能。
这种设计理念的出现，源于对材料性能多样化和高性能化的追求。
多层结构设计的优势众多。
首先，它能够实现性能的优化组合。
例如，一层可以提供高强度，另一层可以提供良好的耐腐蚀性，还有一层可以具备出色的隔热性能。
通过合理的层间设计和排列，使复合材料在不同的环境和工况下都能发挥出最佳性能。
其次，多层结构有助于提高材料的可靠性和稳定性。
当一层出现局部损伤时，其他层可以起到支撑和补偿的作用，从而延长材料的使用寿命。
再者，多层结构还能实现功能的集成。
比如，在航空航天领域，既需要结构材料具备高强度，又需要具备电磁屏蔽等功能，多层结构的设计就能很好地满足这些需求。
在多层结构的设计中，材料的选择至关重要。
常用的复合材料包括纤维增强复合材料、聚合物基复合材料、金属基复合材料等。
纤维增强复合材料，如碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强复合材料，因其高强度和高模量而广泛应用。
聚合物基复合材料具有良好的耐腐蚀性和成型性能。
金属基复合材料则在高温和高强度应用中表现出色。
层间结合方式也是多层结构设计的关键因素之一。
常见的结合方式有胶接、焊接、机械连接等。
胶接具有操作简便、成本低的优点，但结合强度相对较低。
焊接能够实现较高的结合强度，但对工艺要求较高。
机械连接则在可拆卸和维修方便方面具有优势，但会增加结构的重量和复杂性。
设计多层结构时，还需要考虑层厚和层数的选择。
层厚过薄可能导致制造难度增加和性能不稳定；层厚过厚则可能影响层间的协同作用。
层数的多少则取决于具体的性能需求和制造工艺的可行性。
此外，环境因素也对多层结构的设计产生重要影响。
不同的工作环境，如高温、低温、潮湿、腐蚀等，要求材料具备相应的耐受能力。
复合材料的多层结构设计与性能优化
复合材料的多层结构设计与性能优化在当今科技飞速发展的时代，复合材料以其优异的性能在众多领域中发挥着至关重要的作用。
从航空航天到汽车制造，从电子设备到医疗器械，复合材料的身影无处不在。
而复合材料的多层结构设计则是实现其高性能的关键所在。
复合材料的多层结构，简单来说，就是将不同的材料层按照特定的顺序和方式组合在一起，以达到协同增效的效果。
这种设计方法的优势在于可以充分发挥各层材料的独特性能，同时通过层间的相互作用来弥补单一材料的不足。
多层结构设计的第一步是材料的选择。
不同的材料具有不同的物理、化学和力学性能。
例如，碳纤维具有高强度和高模量，但成本较高；玻璃纤维则相对便宜，但性能略逊一筹。
在选择材料时，需要综合考虑应用场景的需求、成本限制以及工艺可行性等因素。
比如，在对强度要求极高的航空航天领域，可能会优先选择碳纤维；而在一些对成本较为敏感的民用领域，如汽车零部件制造，玻璃纤维或其他性价比更高的材料可能更受青睐。
确定了材料之后，接下来就是设计各层的厚度和排列顺序。
这就像是搭积木一样，不同的排列方式会带来截然不同的性能表现。
例如，将强度高的材料层放在外层，可以提供更好的表面防护；而将韧性好的材料层放在中间，则可以增加整体的抗冲击能力。
此外，各层之间的界面处理也至关重要。
良好的界面结合能够有效地传递载荷，提高复合材料的整体性能。
为了实现这一目标，常常需要采用特殊的表面处理技术或添加中间层来改善层间的相容性。
多层结构的设计还需要考虑制造工艺的影响。
不同的制造方法，如层压成型、缠绕成型、注塑成型等，对材料的铺放和成型过程有着不同的要求。
在设计阶段，就需要充分考虑所选工艺的特点，以确保最终产品能够达到预期的性能指标。
性能优化是复合材料多层结构设计的核心目标之一。
力学性能是复合材料最为关注的方面之一。
通过合理的多层结构设计，可以显著提高复合材料的强度、刚度和韧性。
例如，采用交替堆叠的多层结构，可以有效地分散应力，避免局部应力集中，从而提高材料的强度和韧性。
复合材料结构设计
复合材料结构设计复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的一种新型材料，具有优良的综合性能，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域有着广泛的应用。
复合材料结构设计是指在满足特定工程要求的前提下，通过合理的结构设计，使得复合材料结构在使用过程中能够充分发挥其优越性能，提高材料的使用寿命和安全性。
首先，复合材料结构设计需要充分考虑材料的力学性能。
复合材料由于其不同材料的组合，具有优异的强度、刚度和耐热性能，因此在结构设计中需要充分考虑材料的受力情况，合理确定材料的受力方向和受力面积，以确保结构在承受外部载荷时不会发生破坏。
同时，还需要考虑材料的疲劳寿命和耐久性，通过合理的结构设计和材料选择，延长结构的使用寿命，提高结构的可靠性。
其次，复合材料结构设计需要考虑材料的成型工艺。
复合材料的成型工艺对其性能和结构具有重要影响，因此在结构设计中需要充分考虑材料的成型工艺，合理确定结构的形状和尺寸，以便于实现成型工艺要求。
同时，还需要考虑成型工艺对材料性能的影响，通过合理的结构设计和成型工艺选择，确保材料在成型过程中不会发生损伤和变形，保证结构的质量和稳定性。
最后，复合材料结构设计需要考虑结构的整体性能。
复合材料结构是由多个材料组成的复合结构，因此在结构设计中需要充分考虑不同材料之间的协同作用，合理确定材料的组合方式和连接方式，以确保整体结构具有良好的整体性能。
同时，还需要考虑结构在使用过程中的热胀冷缩、振动和冲击等外部环境因素对结构的影响，通过合理的结构设计和材料选择，提高结构的抗热、抗振和抗冲击能力，确保结构在复杂的使用环境下能够稳定可靠地工作。
综上所述，复合材料结构设计是一个综合性的工程问题，需要充分考虑材料的力学性能、成型工艺和结构的整体性能，通过合理的结构设计和材料选择，使得复合材料结构能够充分发挥其优越性能，提高结构的使用寿命和安全性。
希望本文能够对复合材料结构设计有所帮助，谢谢阅读！。
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[暲45/暲45]
[暲45/02/暲45/02/90]s [45/03/-45/02/45/03/-45/90/45/
03/-45/02/45/03/-45]
注 :下 标 2 表 示 连 续 铺 2 层 ;90表 示 90曘方 向 只 铺 1 层 。
· 2056 ·
暋暋试验 件 两 端 分 别 与 支 持 盒 段 和 加 载 盒 段 连 接,试 验 件 通 过 支 持 盒 段 过 渡 固 定 在 承 力 墙 上。 通 过 对 加 载 盒 段 的 加 载 ,将 载 荷 传 递 到 试 验 件 上 。 分别对试验件进行扭转载荷和弯曲载荷的稳定性 试 验 。 扭 转 加 载 试 验 中 ,试 验 件 一 侧 固 定 ,另 一 侧 受 扭 矩 载 荷 作 用 ;弯 曲 加 载 试 验 中 ,试 验 件 一 侧 固 定 ,另 一 侧 受 弯 矩 载 荷 作 用 。 整 个 试 验 过 程 中 ,试 验 装 置 缓 慢 、均 匀 地 进 行 加 载 。
鉴于复合材料 盒 段 结 构 组 成 构 件 较 多,各 个 组成部件对其他 部 件 的 网 格 有 影 响,故 先 在 边 界 生成一维单元,再 由 一 维 单 元 拓 展 生 成 二 维 壳 单 元。实际构件之 间 的 胶 接 或 螺 栓 连 接,如 蒙 皮 与 梁 缘 条 之 间 的 连 接 等 ,简 化 为 无 缝 连 接 ,即 将 相 接 触的两板建立成 1 个 有 限 单 元,将 两 板 的 复 合 材 料铺层全部赋给1个有限元单元。金属材料也采 用 这 种 方 法 ,将 金 属 材 料 叠 加 到 复 合 材 料 铺 层 中 , 使连接的多个板成为一个整体。复合材料盒段结 构 的 有 限 元 模 型 如 图 2 所 示 ,模 型 共 有 8332 个 有 限 元 单 元 、8532 个 节 点 。
矩阵,是关于 应 力 水 平 的 矩 阵;KG 为 几 何 非 线 性 刚 度 矩
阵 ,由 结 构 的 大 位 移 引 起 。
1.1暋 线性失稳 线性稳 定 性 理 论 以 小 位 移、小 应 变 的 线 弹 性
理 论 为 基 础 ,不 考 虑 加 载 过 程 中 结 构 位 形 的 变 化 ,
其临界失稳载荷的线性广义特征值方程为
· 2055 ·
中 国 机 械 工 程 第 20 卷 第 17 期 2009 年 9 月 上 半 月
在增量 加 载 过 程 中,第i 个 增 量 步 迭 代 收 敛
后,将线性失稳 特 征 值 的 刚 度 矩 阵 作 为 第i 个 增
量 步 开 始 时 的 切 向 刚 度 矩 阵 。加 载 过 程 包 含 了 第i
误差较大的原因。
关 键 词 :复 合 材 料 ;盒 段 结 构 ;稳 定 性 ;有 限 元
中 图 分 类 号 :V214.4暋 暋 暋 文 章 编 号 :1004—1ห้องสมุดไป่ตู้2X(2009)17—2055—05
StudyonBucklingofCompositeBoxStructure LuBinghe暋WanXiaopeng暋Zhao Meiying
试验件上布置 应 变 测 量 片,随 着 载 荷 的 逐 渐 增大,试验测量装 置 自 动 收 集 试 验 的 载 荷 值 和 应 变值等信息。通过对收集的载荷值和应变值等信 息 的 处 理 ,生 成 载 荷 - 应 变 曲 线 ,用 于 判 断 复 合 材 料盒段结构是否失稳。扭转失稳试验得到的失稳 临 界 扭 矩 为 28灡0kN·m,弯 曲 失 稳 试 验 得 到 的 临 界 失 稳 弯 矩 为 55灡5kN·m。 2.2暋 盒 段 有 限 元 分 析
图 2暋 复 合 材 料 盒 段 结 构 的 模 型
复 合 材 料 盒 段 结 构 稳 定 性 分 析 ——— 卢 秉 贺 暋 万 小 朋 暋 赵 美 英
2.2.2暋 扭 转 稳 定 性 分 析 扭矩的加载方 式:固 定 盒 段 沿 长 度 方 向 一 侧
固定端部节点的 6 个 自 由 度,扭 矩 是 通 过 对 另 一 侧端部节点施加载荷实现的。
1暋 稳 定 性 分 析 的 有 限 元 方 法
结构的稳定性 主 要 取 决 于 刚 度,即 结 构 自 身
的刚度和对它的支持刚度。采用增量形式的总体
Lagrange方法,由虚功原 理 可 得 到 单 元 的 切 线 刚 度矩阵 : [7]
K = KL +K氁 +KG
(1)
式中,KL 为线性 刚 度 矩 阵;K氁 为 初 应 力 矩 阵 或 几 何 刚 度
使用有 限 元 前 后 置 分 析 处 理 程 序 MSC.Pat灢 ran/Nastran对 复 合 材 料 试 验 盒 段 结 构 进 行 稳 定 性 分析。 2.2.1暋 有 限 元 建 模
根 据 复 合 材 料 盒 段 模 型 的 规 模,采 用 二 维 shell单 元 进 行 建 模。 使 用 shell单 元,可 以 利 用 MSC.Patran程序 自 有 的 复 合 材 料 铺 层 工 具,方 便地进行复合材料结构建模。
0暋 引 言
复合材料具有 比 强 度 高、比 刚 度 高 和 可 设 计 性 等 优 点 ,因 此 ,采 用 先 进 复 合 材 料 已 经 成 为 减 轻 飞机结构 重 量 和 满 足 飞 机 新 功 能 要 求 的 重 要 途 径 。 [1] 减轻重量 和 提 高 结 构 效 率 的 双 重 要 求,使 得飞机 广 泛 使 用 薄 壁 结 构[2]。 这 些 由 蒙 皮、梁、 墙、肋和长桁构成 的 空 间 盒 段 结 构 是 飞 机 的 机 翼 和尾翼上常见的结构形式。薄壁结构在承受载荷 作 用 时 ,最 常 见 的 失 效 模 式 是 强 度 破 坏 和 失 稳 (屈 曲 )。 为 了 保 证 飞 机 的 使 用 安 全 ,需 要 进 行 相 应 的 强度校核和稳定性分析 。 [3]
(KL +毸K氁)q = 0
(2)
式中,毸 为载荷比例因子;q 为横向位移向量。
1.2暋 非线性失稳
非线性失稳理论考虑结构受载过程中不断变
化 的 结 构 位 形 ,建 立 的 平 衡 方 程 为
[KL +K氁(氁)+KG(u)+毸(K氁(殼氁)+KG(殼u))]殼q = 殼P (3)
式中,殼q 为结构当前的位移 增 量;殼P 为 结 构 当 前 的 载 荷 增量。
(1)线性 稳 定 性 分 析。线 性 分 析 方 法 可 以 计 算得 到 多 阶 失 稳 模 态,前 3 阶 失 稳 扭 矩 分 别 为 29灡6kN·m、29灡7kN·m、30灡1kN·m。1 阶 和 3 阶失稳模态中,前梁孔边节点 失 稳 特 征 明 显,2 阶 失 稳 模 态 中 ,后 梁 孔 边 节 点 失 稳 特 征 明 显 ,说 明 在 扭转条件作用下,前 后 梁 因 为 开 孔 容 易 发 生 失 稳 现象。图3为 1 阶 失 稳 模 态 示 意 图,1 阶 失 稳 模 态对 应 的 失 稳 扭 矩 即 临 界 失 稳 扭 矩 为 29灡6 kN·m。
随着计算机技 术 的 迅 猛 发 展,有 限 元 方 法 得 到了广泛的应用。稳定性分析的有限元方法主要 有线性分析方法和非线性分析方法。线性分析方 法 是 以 小 位 移 、小 应 变 的 线 弹 性 理 论 为 基 础 的 ;非 线性分 析 方 法[4]考 虑 以 往 加 载 历 史 的 非 线 性 影 响,非线性 弧 长 法 可 用 于 计 算 急 速 通 过 (snapthrough)等后屈曲问题 。 [5飊6]
定性进行了计算,并将计算结果与试验结果进行了对比分析。扭转载荷 下 线 性 和 非 线 性 的 计 算 结 果 都
与 试 验 数 据 接 近 ;弯 曲 载 荷 下 的 非 线 性 计 算 的 结 果 比 较 接 近 试 验 结 果 ,线 性 计 算 的 结 果 与 试 验 结 果 误 差
较大。分析表明非线性方法适合复合材料盒段结构的稳定性计算。最 后,进 一 步 分 析 了 导 致 线 性 计 算
复 合 材 料 盒 段 结 构 稳 定 性 分 析 ——— 卢 秉 贺 暋 万 小 朋 暋 赵 美 英
复合材料盒段结构稳定性分析
卢秉贺暋万小朋暋赵美英
西 北 工 业 大 学 ,西 安 ,710072
摘 要 :分 别 采 用 线 性 和 非 线 性 的 有 限 元 方 法 ,对 复 合 材 料 加 筋 壁 板 盒 段 结 构 的 扭 转 稳 定 性 和 弯 曲 稳
本文分别使用线性分析方法和非线性分析方 法计算复合材料 盒 段 结 构 的 稳 定 性,得 到 失 稳 载 荷 比 例 因 子 、临 界 失 稳 载 荷 、最 大 位 移 值 和 失 稳 位 置,并将其与复合 材 料 盒 段 结 构 的 稳 定 性 试 验 结
收 稿 日 期 :2008—11—05
果进行对比。
个增量步以前所有加载过程中各种非线性因素对
刚度矩阵的影响。屈曲失稳载荷Pcr 为
Pcr = Pi-1 +毸殼Pi-1
(4)
非线性失稳理论体现了初始位移和初始应力
的 影 响 ,考 虑 到 了 位 移 增 量 和 应 力 增 量 的 影 响 。
2暋 复 合 材 料 盒 段 结 构 稳 定 性 分 析
2.1暋 稳 定 性 试 验 复 合 材 料 试 验 盒 段 (图1)长 约1500mm,宽 约
为金属材料外,试 验 件 结 构 其 余 部 件 均 使 用 复 合