封闭截面复合材料夹芯薄壁杆件的数值方法研究

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1、分类号TU338TB330单位代码10618密级学号106270334硕士学位论文论文题目：封闭截面复合材料夹芯薄壁杆件的数值方法研究NumericalStudyonCompositeSandwichThin-walledBarwithClosedSection研究生姓名：仝瑞金导师姓名、职称：巫祖烈副教授申请学位门类：工学专业名称：结构工程论文答辩日期：2009年03月29日学位授予单位：重庆交通大学答辩委员会主席：唐光武评阅人：唐光武杜柏松2009年03月重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成

2、果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到

3、《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日……………………………………………………………………………………………本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社CNKI系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要复合材料因其具有高比强度、高比模量和质量轻的特点，被广泛应用于航空航天、化工以及土木工程等领域中。薄壁杆

4、件是其应用时的重要结构形式，在工程中的应用日益广泛，它更是未来复合材料桥梁构件的主要形式之一。本文对复合材料薄壁杆件结构提出了一个复合材料薄壁杆件理论的分析通用方法，并在其基础上，建立了一种复合材料夹芯薄壁杆件结构的数值计算方法，即利用电子计算机辅助设计软件Matlab进行程序设计来实现理论方程的数值求解。本文首先对文献[1～4]提出的复合材料薄壁杆件(复合材料薄壁箱梁)计算理论进行了归纳整理。用柱壳无矩理论来分析，列出相应的广义本构方程。由最小势能原理导出问题的平衡控制方程和边界条件，接着探讨问题的求解。进一步根据复合材料薄壁杆件理论，对于复合材料夹芯箱梁建立一种组

5、合模型，给出两表层和夹芯层的变形描述，引入各自的本构关系，求出总势能泛函，由最小势能原理导出复合材料夹芯薄壁杆件的平衡控制方程和边界条件。并且根据工程需要具体地计算出了复合材料夹芯薄壁箱梁等效本构方程的刚度矩阵，全面地探讨了方程的解耦和求解，对具体问题的理论结果给出了求解全过程。然后根据上述薄壁杆件理论、复合材料薄壁杆件理论和复合材料夹芯薄壁杆件理论，进行平衡控制方程数值方法的研究，主要通过高性能数值计算和可视化软件Matlab程序设计来实现方程的解法，实现复合材料夹芯箱梁的拉伸与压缩、弯曲的数值解，应用于实际工程。最后，利用自编的Matlab程序对矩形复合材料夹芯薄

6、壁箱梁的各层间应力进行分析，分别包括轴拉、弯曲的分析计算。然后通过分析结果对自编分析程序进行调试、修正。关键词：复合材料；薄壁杆件；夹芯；箱梁；数值方法；等效本构方程；Matlab；程序设计ABSTRACTOwingtothecharacteristicsofhighintensityratio,highmodulusratioandlightweight,compositestructureshavebeenappliedabroadinmanyfieldssuchasaerospace,chemicalandcivilengineering.Thin-walled

7、barisanimportantstructureformwhentheyareappliedandhasmoreandmorewiderapplications.Furthermore,itwillbeonemainformofcompositebridgecomponentinfuture.Inthisthesis,ageneraltheoreticalanalysismethodofcompositethin-walledbarispresentedtoaimatthecomputationofcompositesandwichboxgirde