复合材料闭剖面加筋薄壁梁刚度系数计算分析

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1、第3卷第4期航空工程进展VolI3NO．42012年l1月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGNOV．2012文章编号：1674—8190(2012)04—447—06复合材料闭剖面加筋薄壁梁刚度系数计算分析张晓虎，孙秦，毋玲(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：复合材料的可设计性为通过弹性剪裁来获得想要的变形模式带来了优势，其结构的耦合特性如拉扭耦合和弯扭耦合可以利用复合材料的各向异性来实现。以薄壁壳结构力学理论为基础，采用多种理论方法研究分析正交各向异性壳体本构关系，给出适合复合材料层压板矩形闭剖

2、面薄壁梁截面的刚度系数解析表达；采用逐阶近似方法，完整设计复杂闭剖面的刚度系数数值算法；针对两种典型的复合材料铺层的矩形闭剖面梁截面布局构型，进行刚度特性的计算分析与讨论，获得铺层角度对复合材料薄壁梁弯曲、扭转及弯扭耦合刚度特性的定量结果。对分析设计闭剖面薄壁结构刚度条件具有应用价值。关键词：复合材料层压板；正交各向异性；矩形闭剖面薄壁梁；刚度系数；耦合刚度特性中图分类号：V214．8文献标识码：AStiffnessCoefficientAlgorithmofThin—walledStiffenedBoxBeamofCompositewithClosedCro

3、ss—sectionZhangXiaohu，SunQin，WuLing(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechniealUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Compositedesignsoffertheadvantageofachievingfavorabledeformationmodesthroughelastictailor—ing．Structuralcouplingsuchasextension-twistandbending～torsionarecreatedasa

4、resultoftheanisotropicpropertiesofcompositematerials．Basedonthestructuralmechanicstheoryoftwo—dimensionalthin-walledshellandprogressiveapproximationmethod，in-depthstudyOnthestiffnesscoefficientoforthotropicthin-walledboxbeamwithopenedandclosedcross～sectionsismade．Takingassumptionofh

5、omogeneousisotropicthin—walledboxbeam，differenttheoreticalapproachesareusedtOvalidatethecomprehensiveapplicabilityoftheanisotropicshelltheoryconstructed．Withapplicationoftheabove-mentionedtheory，acompletealgorithmisdesignedandprogrammedthroughFortranalgorithmiclanguagetOnumericallyc

6、omputethestiffnesscoefficientsofcomplexclosed—．cross—．sectionthin—．walledboxbeamwithcircumferentiallynon-uniformthicknessanddiscreteconcentrat—．edarea．Somenumericalexamplesarestudiedandthebending。twistingandcouplingstiffnesscoefficientsareobtainedrespectivelyfortwocompositeplylayout

7、sofrectangularthin-walledboxbeamwithclosed-section．Thereseultsarevaluableinacademicandengineeringapplicationsforthecontrollingofthestiffnessofthin-walledboxbeams．Keywords：compositelaminates；orthotropic；thin-walledboxbeam；stiffnesscoefficient；couplingstiffnesscharacteristics体结构设计的突出特

8、点，复合材料的用量已达机体0引言结构重