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复合材料加筋壁板稳定性及承载能力分析

葛建彪  
【摘要】:复合材料加筋壁板结构目前在南南结构上得到了广泛应用,该结构在受到压缩、剪切等载荷作用时,最常见的失效形式为丧失稳定性。为了满足结构的安全性能,工程人员需要对其进行稳定性校核,即屈曲分析,具体的方式就是求解复合材料加筋壁板结构的屈曲载荷和屈曲模态。结构在失去稳定性之后往往还能继续承载,此时又涉及到了结构的后屈曲行为特性,需要对结构开展后屈曲分析,得到相应的破坏载荷和破坏方式。 本文以ABAQUS商用有限元软件对所选复合材料加筋壁板结构开展屈曲后屈曲分析,所选基本模型为工型加筋平板和帽型加筋曲板,在分别施加纯轴压,剪切以及压剪复合载荷下,研究它们的屈曲后屈曲行为。复合材料加筋壁板由蒙皮和筋条结构组成,它们之间的连接采用界面元模拟。蒙皮和筋条采用复合材料层合板结构,界面元采用ABAQUS中的cohesive界面元。层板失效应用Hashin失效准则,界面元选用Quads二次应力判据,由此判定结构的失效及破坏。并对部分结论和试验结果进行了对比,证明了本文数值模型及分析方法的合理有效性。同时本文也详细研究了加筋平板在改变筋条高度,筋条铺层及筋条数目下对结构屈曲载荷和破坏载荷的影响。分析结果显示适当增加筋条高度,厚度和筋条数目在一定意义上可以提高屈曲载荷和破坏载荷,并同时观察了界面破坏的过程,最终选择了较合适的结构。分析结果表明:本文建立的模型及其边界条件合理有效,得到了对复合材料加筋壁板评估有较南的参考价值。


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