文档介绍：硕士学位论文
变刚度复合材料层合板的力学性能研究
STUDY ON MECHANICAL BEHAVIORS OF
VARIABLE-POSITE
LAMINATES
马洪涛
哈尔滨工业大学
2012 年 7 月
国内图书分类号:TB121 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
变刚度复合材料层合板的力学性能研究
硕士研究生: 马洪涛
导师: 赫晓东教授
申请学位: 工程硕士
学科: 工程力学
所在单位: 航天学院
答辩日期:2012 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TB121
: 531
Dissertation for the Master’s Degree in Engineering
STUDY ON MECHANICAL BEHAVIORS OF
VARIABLE-POSITE
LAMINATES
Candidate: Ma Hongtao
Supervisor: Prof. He Xiaodong
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Engineering Mechanics
Affiliation: School of Astronautics
Date of Oral Examination: July, 2012
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
不同于传统的复合材料层合板,变刚度复合材料层合板每层的铺设角度并
不固定,所以给设计人员提供了极大的自由度。和常规的直线铺设复合材料层
合板相比,曲线铺设的变刚度复合材料层合板有诸多优点:如避免应力集中,
具有减重潜力以及具有极强的可设计性。这些优点,对于变刚度复合材料层合
板在航空航天领域的应用有重要意义。
本文通过模拟分析,研究了变刚度复合材料层合板的力学性能。在前人研
究的基础上,推导了一种新的曲线路径,该路径假定纤维角度随着参考轴线性
变化,依据该曲线路径,采用 ABAQUS 软件对曲线铺设的复合材料层合板屈
曲特性进行了模拟分析。在数值模拟中,通过定义子程序的方式,将提出的路
径带入到 ABAQUS 中,完成了变刚度复合材料层合板的建立。
通过改变层合板的铺层方式和纤维铺设角度,分别计算曲线铺设、直线铺
设、曲线和直线相混合铺设的层合板的屈曲载荷。通过比较分析,给出最佳的
曲线铺设方式和铺设角度,为变刚度复合材料层合板的优化设计提供了参考依
据。
变刚度复合材料层合板不仅具有优良的可设计性,而且能提高复合材料层
合板的屈曲载荷,降低其重量。另外,本文对于复合材料压力容器的制造也具
有一定的参考意义。
关键词:复合材料层合板;变刚度;屈曲;曲线铺设;平移法
I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Unlike posite laminates,the angle of variable stiffness
composite laminates is not way of laying provide possibility for
designers,making the design more paring with those posite
laminates,the laying of the curved-fiber variable posite laminates has
many advantages: such as to avoid stress concentration,the potential to reduce
weight and to make designer more free. These advantages make variable stiffness
composite laminates important in the aerospace field.
In this paper, we use the method of simulation