面内载荷下复合材料整体加筋板破坏过程分析

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复合材料整体加筋板作为一种典型的整体化结构，由于其各方面的优异性能，在众多领域得到广泛应用。面内载荷作用下，复合材料层板呈现复杂的破坏模式；由于筋条和壁板刚度不匹配引起的变形不一致,致使两者连接界面容易发生脱粘,导致加筋板结构提前失效。因此，研究面内载荷下复合材料整体加筋板的破坏模式，及结构参数对其承载能力的影响具有重要的理论意义和工程应用价值。本文针对复合材料整体加筋板，基于ABAQUS有限元分析平台，建立了考虑脱粘的复合材料整体加筋板渐进损伤有限元分析模型。该模型采用基于内聚力模型的界面单元模拟筋条和壁板之间的连接界面，分别采用Quads准则和Hashin准则作为连接界面和复合材料层板的失效判据，通过二次开发ABAQUS软件，编写用户材料子程序UMAT，建立了含连续损伤状态变量的材料刚度退化方案。基于该模型，研究了压缩载荷下三种复合材料整体加筋壁板在考虑初始几何缺陷时的渐进损伤破坏过程,分析了结构相应失效模式的细观损伤机理，分析结果与试验值吻合较好，合理地解释了试验中出现的两种不同的破坏现象。引入筋条与壁板的面内轴向刚度比，详细讨论了帽型加筋板刚度比对结构承载能力及破坏模式的的影响。详细探讨了在剪切载荷、压剪组合载荷作用下，T型加筋板的等效抗扭刚度、抗剪刚度、等效抗弯刚度以及面内轴向刚度对结构屈曲载荷、极限强度的影响规律。研究表明，在加筋板铺层设计合理的情况下，增加筋条与壁板刚度比能有效提高加筋板截面单位面积的承载能力；在一定范围内增加加筋板的结构刚度有利于提高结构承载能力。

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作者
常园园;
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作者单位

南京航空航天大学;

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授予单位南京航空航天大学;
学科工程力学
授予学位硕士
导师姓名许希武;
年度 2010
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类工程材料学;振动理论;
关键词
面内载荷; 复合材料; 整体加筋板;

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