复合材料波纹腹板梁的稳定性分析

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1、硕士学位论文复合材料波纹腹板梁的稳定性分析STABILITYANALYSISONCOMPOSITECORRUGATEDWEBBEAM姜超哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：V214.3+7学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工程硕士学位论文复合材料波纹腹板梁的稳定性分析硕士研究生：姜超导师：赫晓东教授申请学位：工程硕士学科：工程力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V214.3+7U.D.C:531DissertationfortheMasterDegreeinEngineer

2、ingSTABILITYANALYSISONCOMPOSITECORRUGATEDWEBBEAMCandidate：ChaoJiangSupervisor：Prof.XiaodongHeAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringMechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学

3、工程硕士学位论文摘要随着复合材料在飞机结构设计中的广泛应用，复合材料板壳结构的稳定性能，成为了飞机结构领域的一大课题。而随着复合材料波纹腹板梁的出现和逐步应用到飞机结构当中去，关于其稳定性能的研究和论证亟需更进一步的发展。目前来看，相关的文献和试验还相对匮乏。为此，本文通过有限元软件ABAQUS，对复合材料波纹腹板梁进行稳定性分析。首先，介绍屈曲的相关基本概念和有限元建模的全部过程，详细阐述屈曲分析的计算方法、计算过程，有限元建模过程中的每个细节，为结构进行屈曲有限元分析打下理论基础，并做好充分准备。其次，通过特征值屈曲分析，了解结构屈曲的基本形式，为接下来的非线性分

4、析提供初始缺陷，针对最小正屈曲因子，在考虑质量的前提下，计算结构几何参数对于屈曲的影响程度。紧接着，对结构屈曲进行非线性分析，基于ABAQUS软件强大的非线性处理能力，了解结构受外载荷变形的全部过程，使用弧长法更加精确的追踪平衡路径，得出结构的屈曲模态和临界载荷，根据计算获得的变化曲线，分析不同区域屈曲时的载荷、位移等变化情况。同时，利用张力场梁理论对结构的后屈曲能力进行预测，通过计算屈曲后波纹腹板的应力情况，与张力场梁应力情况对比，分析复合材料波纹腹板梁在达到临界屈曲载荷之后继续承载的可能性，从而使其力学性能尽可能发挥到最大限度。最后，通过与参考手册中的试验数据、图

5、像对比，可知本文中的非线性屈曲计算结果与试验基本吻合。本文通过对复合材料波纹腹板梁的稳定性能分析，详细介绍了有限元法的基本过程和基本原理，获得了结构的几何参数敏感度和临界屈曲载荷，掌握了复合材料波纹腹板梁的屈曲形式，并通过已有试验进行了验证。呈现了一套完整的关于复合材料波纹腹板梁的稳定性有限元分析过程，为其以后在工程中的实际应用提供了一定的参考和借鉴。关键词：有限元；复合材料波纹腹板梁；特征值屈曲；非线性分析I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAscompositematerialsiswidelyusedinaircraftstructuredesign

6、,thestabilityofcompositeplateandshellstructure,becomesamajortopicinthefieldofaircraftstructure.Withtheemergenceofcompositecorrugatedwebbeamandapplicationintheaircraftstructure,researchonitsstableperformanceisurgentlyinneedforfurtherdevelopment.Fornow,therelatedliteratureandexperimentare

7、relativelyscarce.Therefore,basedonthefiniteelementsoftwareABAQUS,thisarticlewillanalyzeonthestabilityofcompositecorrugatedwebbeam.Firstofall,basicconceptsaboutbucklingandthewholeprogressoffiniteelementmodelingareintroduced,thespecificcalculationmethodandprogressofbucklinganalys