复合材料梁腹板的剪切屈曲研究

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1、硕士学位论文复合材料梁腹板的剪切屈曲研究STUDYONSHEARBUCKLINGOFCOMPOSITEBEAMWEB严冲哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：V214.8；O347学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文复合材料梁腹板的剪切屈曲研究硕士研究生：严冲导师：王秋生教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：航天学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V214.8；O347U.D.C:531DissertationfortheMaster’sDegreeinEn

2、gineeringSTUDYONSHEARBUCKLINGOFCOMPOSITEBEAMWEBCandidate：YanChongSupervisor：Prof.WangQiushengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SolidMechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着

3、复合材料在航空航天领域的广泛应用，受纯剪切工况的复合材料梁腹板及相应含开口梁腹板的应用也越来越多。对于该种工况下梁腹板的屈曲载荷，技术人员多采用有限元仿真和试验的技术手段加以确定，理论计算则采用正交各向异性层合板的剪切屈曲计算公式进行近似计算，该经验公式基于理想的正交各向异性无边缘结构的层合板，用于计算实际生产应用中的单对称且带边缘结构的梁腹板误差较大，而且含开口梁腹板的剪切屈曲计算无经验公式可用。本文首先通过正交各向异性层合板剪切屈曲计算公式所得结果和有限元仿真结果的对比，确定该公式用于多层对称铺层层合板剪切屈曲计算的可行性；其次，通过有限元和试验研究

4、对比，确定有限元仿真在复合材料梁腹板及含开口梁腹板剪切屈曲预测方面的精确性；在此前提下，通过对大量有限元仿真数据的拟合，完成对正交各向异性梁腹板剪切屈曲计算公式的修正，得到新的可适用于带边缘结构的复合材料梁腹板剪切屈曲的经验公式；以此为基础，进一步通过对有限元数据的拟合得出含圆形、菱形、长圆形开口梁腹板的剪切屈曲计算公式。通过试验数据及有限元仿真进行验证，结果证明新的经验公式的计算结果具有较高精度和适用性。关键词：复合材料梁腹板；剪切屈曲；试验研究；计算公式IAbstractAbstractWiththewideapplicationofcomposit

5、ematerialsintheaerospacefield,thecompositebeamwebwithorwithoutopeningsunderpureshearconditionbecomesmorecommon.Technicalpersonneltendtogetthebucklingloadofcompositebeamwebundersuchconditionbyusingfiniteelementandexperimentmethods.Astotheresultofcomputingformula,whichbasedonorthog

6、onalanisotropicideallaminatedplatewithoutedgestructure,isnotaccuratebecausethebeamwebisnon-orthogonalanisotropyandhasbandstructureintheactualapplication.Whatismore,thereisnoformulatocomputetheshearbucklingloadofbeamwebwithopenings.Inthispaper,orthotropicshearbucklingcalculationre

7、sultsofformulaandfiniteelementsimulationresultsarecomparedtoprovethattheformulaisavailableincomputingshearbucklingloadsofmulti-layersymmetriccompositelaminatesfirstly.Secondly,bymeansofthefiniteelementandexperimentalresearch,thefiniteelementsimulationisapprovedtobeaccuracyinpredi

8、ctingtheshearbucklingofcompositebeamwebs