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《大挠度高阶剪切理论下复合材料圆柱壳的屈曲_彭伟斌》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、2001年第2期导弹与航天运载技术No.22001总第250期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.250大挠度高阶剪切理论下复合材料圆柱壳的屈曲彭伟斌朱森元(北京航空航天大学,北京,100083)(中国运载火箭技术研究院,北京,100076)摘要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圆柱壳的稳定性控制方程。大挠度高阶剪切理论下复合材料圆柱壳稳定性方程是一组非线性高阶常系数偏微分方程,包含了4个独立的函数,它们分别为横向挠度w和参考曲面的法线转角x,y,以及应力函数F。在位移场的表达式中,将轴向和周向位移对z
2、进行泰勒展开,并且保留了前4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,即引入了参考曲面的法线转角x,y,避免了引入横向剪力修正系数。此方法对于夹层复合材料板壳和各向同性板壳同样适用。采用前屈曲薄膜假设,假设屈曲位移函数w,x,y,通过求解广义特征值来使得系数矩阵的行列式的值为零,得到的最小的广义特征值就是屈曲载荷。文中通过数值计算确定了位移项的合适的数目,并且将屈曲载荷计算值与实验值做了对比。关键词结构稳定性,圆柱壳体,复合材料。BucklingofCompositeCylindricalShellwithHighOrderS
3、hearTheoryPengWeibinZhuSenyuan(BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,(ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,100083)Beijing,100076)AbstractAstabilitygoverningequationofcompositecylindricalshellisyieldedbyusingtheprincipleofthestationaryvalueofthetotalpotentialenergy,taking
4、theeffectoftransverseshearintoconsideration.Theequationisagroupofhighordernonlinearpartialdifferentialequations,includingfourindependentfunctions,i.e.transversedeflectionw,referencesurfacerotateanglex,yandstressfunctionF.Withthesameparametersasfirstordertransversesheartheory,highordert
5、heoryfulfilszerosheartractionsontheupperandlowersurfacewithoutusingcorrectionfactor.Thetheorycouldbeusedinanalysisofcompositesandwichorisotropyplateandshell.Withthegivendisplacementfunctionsw,x,y,andapplyingGalerkinmethod,thebucklingproblembecomesgettinggeneraleigenvalueofthecoefficien
6、tmatrix.Accordingtothecalculation,thepropernumberofgivendisplacementfunctionsis25.Andtheanalyticbucklingloadisconsistentwiththeexperimentalresult.KeyWordsStructuralstability,Cylindricalshell,Composite.收稿日期:2000-08-28,863高技术项目(863-2)资助课题彭伟斌:男,27岁,博士生,主要研究方向为板壳稳定性第2期彭伟斌等大挠度高阶剪切理论下复合材料圆柱壳的屈
7、曲251前言xz=u,z+w,x(2)随着航空航天工程对结构轻量化的要求越来越yz=v,z+w,y高,复合材料板壳得到了越来越广泛的应用。复合材把式(1)代入式(2)得到料板壳在轴压下的稳定性问题是近代复合材料力学xz(x,y,z)=2中的一个主要的问题,经典的板壳理论遵循直法线x(x,y)+2zx(x,y)+3zx(x,y)+w,x假设,即变形前垂直于曲面的法线在变形后依旧保yz(x,y,z)=2持直线并且垂直于变形后的曲面,并且忽略了横向y(x,y)+2zy(x,y)+3zy(x,y)+w,y剪力的作用。应用经典板
