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1、第32卷第11期上海交通大学学报Vol.32No.111998年11月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYNov.1998复合材料层合厚板后屈曲沈惠申(上海交通大学建筑工程与力学学院)摘要基于Reddy高阶剪切变形板理论,给出复合材料层合厚板在单向压缩作用下的后屈曲分析.分析中应用了由该理论导出的广义大挠度Karman型方程,考虑两种面内边界条件并计及板的初始几何缺陷.采用摄动法确定板的屈曲载荷和后屈曲平衡路径,给出四边简支反对称角铺设和对称正交铺设层合板的数值结果,同时讨论了横向剪切变形、长宽比、铺层数、面内边界条件和初始
2、几何缺陷等各种参数变化的影响.关键词结构稳定性;屈曲;后屈曲;厚板;高阶剪切板理论中图法分类号O343PostbucklingofCompositeLaminatedThickPlatesShenHuishenSchoolofCivilEngineering&Mechanics,ShanghaiJiaotongUniversity,ChinaAbstractPostbucklinganalysisispresentedforasimplysupported,compositelaminatedthickplatesubjectedtouniaxialcomp
3、ression.Theinitialgeometricalimperfectionoftheplateistakenintoaccount.TheformulationsarebasedontheReddy'shigherordersheardeformationplatetheoryandtheKarman2typenonlinearlargedeflectionequations.Theanalysisusesadeflection2typeperturbationtechniquetodeterminebucklingloadsandpostbuckl
4、ingequilibriumpaths.Numericalexamplesarepresentedthatrelatetotheperformancesofperfectandimperfect,antisymmetricallyangle2plyandsymmetricallycross2plylaminatedplates.Theinfluenceisplayedbyanumberofeffects,amongthemthetransversesheardeformation,thecharacterofthein2planeboundarycondit
5、ions,theplateaspectratio,thetotalnumberofplies,fiberorientationandinitialgeometricalimperfectionsarestudied.Keywordsstructuralstability;buckling;postbuckling;thickplate;higherordersheardeformationplatetheory复合材料板状构件在船舶及海洋工程结构中已得到愈来愈广泛的应用.此类板状构件在服役期间,在机械荷载或热荷载的作用下会由于屈曲强度不足而造成破坏.因此,对
6、于复合材料层合板的屈曲和后屈曲行为必须有充分的认识.[1]采用经典薄板理论(CPT)讨论复合材料层合板后屈曲行为的论文已有许多,但Qatu和Leissa所指出,对于四边简支反对称正交铺设层合板受单向或双向压缩,反对称正交铺设层合板受单向压缩、加载边简支或固支、非加载边自由或弹性支承,反对称角铺设层合板有一个或多个非加载边自由和四边简支反对称角铺设层合板受剪切荷载等几种情况,板在屈曲时不再保持平直.换句话说,前屈曲变形是非线性的.因而,对于非对称铺设层合板,以往的许多分析结果是不可靠的.当然也有例外的情况,如四边[2]简支反对称角铺设层合板,在到达分支点荷载前
7、,板始终保持平直,除非有初始几何缺陷存在.基于Kirchhoff假设的经典板理论忽略了横向剪切变形效应的影响,而这种影响在复合材料厚板收稿日期:1998204210沈惠申:男,1947年生,教授.邮编:200030第11期沈惠申:复合材料层合厚板后屈曲79中是明显的.即便是对于层合薄板,当面内弹性模量之比,即E11öE22>25时,横向剪切变形的影响亦不容忽略.90年代以来研究者纷纷改用一阶剪切变形板理论(FSDPT)或高阶剪切变形板理论(HSDPT)来讨论复合材料层合板的后屈曲行为,如文献[3～5].一阶剪切变形板理论的计算精度依赖于剪切系数.对于各向同性
8、厚板,剪切系数是一个确定的数,如Reissner给出
