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1、第22卷第4期宇航学报Vol.22No.42001年7月JOURNALOFASTRONAUTICSJuly2001复合材料夹芯板的屈曲分析1211彭伟斌朱森元胡泽保刘莹青(1.北京航空航天大学宇航学院,北京100083;2.中国运载火箭研究院,北京100076)摘要:本文考虑到了横向剪切的作用,通过应用最小势能原理和能量变分方法建立了复合材料夹芯板的稳定性控制方程。在位移场的表达式中,将横向和纵向位移对z进行泰勒展开,并且保留了前四项,在使得横向剪力满足在上下表面为零的条件下,选用了同一阶剪切理论相同的参数,即引入了参
2、考曲面的法线转角x,y,避免了引入横向剪力修正系数。给出了满足不同边界条件的基本项,采用了Galerkin方法,对稳定性方程求解,在对控制方程线性化以后,通过计算系数矩阵的最小广义特征值来获得了屈曲载荷,并且将屈曲载荷计算值与文献做了对比,分析了夹芯板的几何尺寸、纤维铺设方式以及边界条件对屈曲载荷的影响。关键词:屈曲;夹芯板;复合材料中图分类号:O332文献标识码:A文章编号:1000-1328(2001)04-0041-09BUCKLINGOFCOMPOSITESANDWICHPLATES1211Pengweib
3、inZhusenyuanHuzebaoLiuyingqing(1.BeijingAeronautics&AstronauticsUniversity,Beijing100083;2.Chinaacademelaunchvehicletechnology,Beijing100076)Absract:Usingoftheprincipleofthestationaryvalueofthetotalpotentialenergyyieldsstabilitygoverningequationofcompositesandwi
4、chplateswithedgeselasticallyrestraineda-gainstrotation,whichincludetheeffectoftransverseshear.Theequationisagroupofhighor-dernonlinearpartialdifferentialequation,includingfourindependentfunctions,suchasdisplace-mentW,referencesurfacerotateanglex,yandstressfunc
5、tionF.Withthesameparametersasfirstordertransversesheartheory,highordertheoryfulfilzerosheartractionsontheupperandlowersurfaceswithoutusingthecorrectionfactor.Withthegivendisplacementfunctionsw,x,y,andapplyingGalerkinmethod,thebucklingproblembecomeangeneraleige
6、nvalueproblem.Thenumericaltablesincludeddemonstratetheeffectsofelasticedgesconditions,as-pectratioandfacesheetplypatternonthebucklingloadsofanisotropicsandwichplates.Keywords:Buckling;Sandwichplates;Composite收稿日期:2001-01-08,修回日期:2001-05-09基金项目:国家863计划项目[863-2-3-
7、4-10]资助作者简介:彭伟斌(1973-),男,博士生,研究方向为板壳稳定性42宇航学报第22卷1前言为了降低飞行器的重量,同时保证结构的刚度满足要求,以复合材料为面板的夹芯结构在航空航天中得到了越来越多的应用。在固体材料中引入夹芯结构,在结构厚度增加4倍,[5]重量增加6%的情况下,结构的总体刚度增加了37倍。由此可见夹芯结构是一种非常有效的提高比刚度的手段。复合材料夹芯板在平面压力下的稳定性也受到众多学者的注意。KangminNiu(1999)在假设芯层为各向同性线弹性的情况下分析了夹芯板在轴压下的皱曲。B.Ha
8、o(2000)用有限元分析了夹芯板的屈曲与后屈曲,在其分析中为了考虑面板与芯层的耦合,对于芯层和面板分别建立了有限元模型,并且与整体模型进行了对比。S.Oskooei以Reissner-Mindlin板模型为基础,用高阶有限元分析了夹芯板在芯层与面板之间的压应力和剪应力。横向剪应力比最大平面内应力要少得多,但是由于夹芯板的横向抗剪
