白瑞祥
,
陈浩然
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.02.016
本文作者基于"zig-zag"模型和Mindlin一阶剪切变形板理论,推导了复合材料夹层板屈曲分析的有限元列式,在该列式中考虑了面板的横向剪切变形和芯体的面内刚度对夹层板力学性能的影响.针对具有面板和芯体间界面脱粘和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征,分别提出了分层模型和多标量损伤模型,并推导了多标量形式的损伤本构关系.采用修正的 Newton-Raphson迭代格式求解含损复合材料夹层板的非线性稳定性性状.通过算例研究了脱粘面积、基体的损伤演化、表板的铺设方式及载荷形式对复合材料夹层板屈曲性态的影响.本文作者给出的有限元模型和结论,对复合材料夹层板结构设计的损伤容限的制定具有一定的参考价值.
关键词:
复合材料夹层板
,
界面脱粘
,
基体损伤
,
非线性屈曲性态
王蔓
,
陈浩然
,
白瑞祥
,
程菲菲
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.01.029
研究了在简谐激励作用下复合材料加筋板基体微裂纹损伤的演化行为及其对加筋板动力特性的影响.基于平均微裂纹密度和断裂力学方法,建立了复合材料加筋板基体微裂纹演化的刚度退化准则.由于该准则考虑了载荷作用周期数的影响,从而能够更合理地分析周期性动载荷作用下基体微裂纹损伤演化规律.采用Mindlin一阶剪切理论和复合材料模态阻尼模型,建立了复合材料加筋板动力分析的有限元方法,研究了在简谐激励作用下,含分层损伤复合材料加筋板振动过程中诱发的基体微裂纹损伤的演化、刚度退化,频率折减和动力响应.
关键词:
动力响应
,
基体微裂纹
,
损伤演化
,
复合材料加筋板
白瑞祥
,
陈浩然
,
王蔓
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.01.025
采用有限元方法研究了含穿透分层损伤复合材料加筋层合板的动力响应和承载能力.根据复合材料层合板一阶剪切理论,推导了复合材料层合板单元的刚度阵和质量阵列式;同时采用Adams应变能法与Ray-leigh阻尼模型相结合的方法,构造了相应的阻尼阵列式;为了防止在低阶模态中分层处出现的上、下子板不合理的嵌入现象,建立了含分层损伤复合材料加筋层合板动力分析中分层分析模型和虚拟界面联接模型.并采用Tsai提出的刚度退化准则和动力响应分析的精细积分法,对在动荷载作用下含分层损伤复合材料加筋层合板结构进行了破坏和承载能力分析.通过典型算例分析,分别讨论了外载频率、分层深度、筋的位置以及破坏过程中刚度退化对含损伤复合材料加筋层合板动力响应特征和承载能力的影响,得到了一些具有理论和工程价值的结论.
关键词:
动力响应
,
承载能力
,
分层损伤
,
虚拟界面单元
,
复合材料加筋板
白瑞祥
,
王蔓
,
陈浩然
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.04.024
采用有限元数值模拟方法,研究了蒙皮内含分层损伤复合材料格栅加筋板结构(AGS)的稳定性问题.对蒙皮和肋骨分别采用基于Mindlin一阶剪切理论的复合材料层合板单元和层合梁单元来模拟,推导了相应的有限元列式,并通过坐标变换,利用蒙皮与肋骨的几何连续条件,形成了AGS的单元刚度阵和几何刚度阵,建立了含损伤AGS稳定性分析的有限元控制方程.通过典型算例,研究了压缩载荷作用下,分层形状、分层大小、分层深度、肋骨的高度和宽度、布置方式等因素对AGS的稳定性特征的影响.数值结果表明,含分层损伤的AGS具有十分复杂的屈曲性态.屈曲临界力和屈曲模式与分层面积、分层形状、分层深度、肋骨的高度和宽度、布置方式和位置均密切相关.
关键词:
复合材料
,
格栅加筋结构
,
分层损伤
,
屈曲
白瑞祥
,
王蔓
,
陈浩然
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.03.027
采用数值分析方法研究了冲击后含损伤的复合材料格栅加筋板的后屈曲特性.基于Mindlin一阶剪切理论和Von Karman大挠度理论,建立了冲击后蒙皮内含分层损伤复合材料格栅加筋板后屈曲分析的有限元方法;分析中同时考虑了蒙皮和肋骨中纤维断裂、基体开裂等损伤累积造成的刚度的退化和蒙皮分层子板间的闭合接触效应,为含损伤复合材料格栅加筋板的后屈曲特性研究提供了一种有效的数值分析方法.分析结果表明,蒙皮分层面积较大时,格栅加筋板出现蒙皮分层上子板的局部屈曲后仍然具有较强的继续承载能力,而在后屈曲分析中,应考虑损伤累积对格栅加筋结构承载能力的影响;采用非线性虚拟界面元可成功处理分层子板间的闭合接触效应.
关键词:
复合材料
,
格栅加筋结构
,
分层损伤
,
逐步失效
,
后屈曲
陈浩然
,
周柏华
,
白瑞祥
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.04.030
采用基于复合材料一阶剪切效应理论的有限元法分别研究了含分层损伤的复合材料层合光板、单向加筋板和格栅加筋(AGS)板的热屈曲性态.在分析中考虑材料热物理性质与温度相关特性,同时在分层前缘采用了位移约束条件以保证分层区域的各子板的变形相容要求.3种结构的典型算例分析和结果的比较表明,复合材料格栅(AGS)板具有很强的抗热屈曲的能力,但是,分层损伤将使其临界温度降低,同时还会导致热屈曲的模态发生改变.本文中提出的方法和所得结论对AGS结构的热承载能力预测和损伤容限设计将具有参考价值.
关键词:
复合材料格栅结构
,
分层损伤
,
临界温度
,
材料热物理性质与温度相关
,
非线性热屈曲性态
陈浩然
,
于瑾
,
白瑞祥
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.02.029
对在压缩载荷下先进复合材料等三角形格栅加筋板结构(AGS)后屈曲阶段的分层起裂和扩展过程进行了研究.基于一阶剪切变形理论和Von-Karman几何非线性关系,提出了AGS结构后屈曲有限元分析模型;基于总能量释放率准则,并利用虚裂纹闭合法(VCCT)及自适应网格的生成和移动技术分析了分层损伤的扩展过程,在分析过程中考虑了分层前缘的接触效应.并通过典型算例,讨论了不同的初始分层尺寸、肋骨刚度对等三角形格栅加筋板结构的分层起裂和扩展过程的影响,通过与具有相同几何尺度的正交格栅加筋板结构的比较,说明等三角形格栅加筋板结构具有较高的抗分层能力.本文方法和所得结论对AGS结构的承载能力预测和设计将具有参考价值.
关键词:
先进格栅加筋结构(AGS)'等三角形格栅
,
后屈曲
,
总能量释放率准则
,
分层起裂和扩展
,
OpenGL动态可视化
