復(fù)合材料系由兩種以上材料組合而成,其組合材料選擇十分廣泛,具有良好的結(jié)構(gòu)和性能可設(shè)計(jì)性。復(fù)合材料的優(yōu)良特征給工程設(shè)計(jì)提供了更大的自由度,以往許多難以滿足的及互相矛盾的性能要求可以經(jīng)過復(fù)合材料基體及增強(qiáng)相材料的選擇和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)加以滿足。目前廣泛使用的復(fù)合材料,諸如碳纖維一樹脂復(fù)合材料、玻璃鋼一橡膠復(fù)合板等,具有重量輕、強(qiáng)度高、剛度大、抗疲勞、耐高溫、減振、易加工等特點(diǎn),并可滿足一些特殊的性能要求,如透聲性、熱變形等。工程中對(duì)于復(fù)合材料的青睞,尤其是在航天航空、航海領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使其力學(xué)性能的強(qiáng)度分析研究越來越受到關(guān)注。
復(fù)合板的性能取決于其結(jié)構(gòu)和材質(zhì),要進(jìn)行結(jié)構(gòu)和材質(zhì)優(yōu)化,必須對(duì)其力學(xué)性能有一個(gè)基本的了解。復(fù)合材料板根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為單層板、多層板。根據(jù)材料組成,多層板又可分為層合板、夾芯板。研究關(guān)于導(dǎo)流罩模型采用的是加筋?yuàn)A芯復(fù)合板,由兩層玻璃鋼及中間夾芯的橡膠構(gòu)成,主要是為了達(dá)到良好的結(jié)構(gòu)及聲輻射性能。加強(qiáng)肋骨更能提高結(jié)構(gòu)的承載能力,并提高了結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性。
考慮到模型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,分別用殼和梁?jiǎn)卧獊斫。即?duì)于面板及夾芯部分,用殼單元,對(duì)于加強(qiáng)筋用梁?jiǎn)卧。加?qiáng)肋骨能提高結(jié)構(gòu)的承載能力,但卻給分析計(jì)算帶來了困難。在加筋結(jié)構(gòu)線性有限元分析中,通常采用兩種方法:①將加筋結(jié)構(gòu)自然地離散為梁和板兩種單元;②將帶有均勻而密集分布肋骨的梁板結(jié)構(gòu)用等效的正交各向異性板來代替。顯然第一種方法比較精確。在使用這種方法時(shí),應(yīng)當(dāng)注意的是梁?jiǎn)卧仨殧R置在板或殼單元的節(jié)點(diǎn)線上,對(duì)網(wǎng)格的劃分有比較嚴(yán)格的限制。復(fù)合材料加筋板承載能力的估算方法還不是太成熟,一般利用梁柱理論,考慮加筋板的初始缺陷、載荷偏心、蒙皮屈曲后的有效蒙皮寬度來計(jì)算。有初始缺陷及載荷偏心的復(fù)合材料梁柱如圖所示,v梁的初始撓度,W為梁的總撓度,P為梁受到的軸向壓力,l為梁的長(zhǎng)度,e為載荷偏心度。
對(duì)于加筋?yuàn)A芯復(fù)合殼體,對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)主要是由內(nèi)外殼板及加強(qiáng)筋來提供的。而夾芯材料對(duì)整體的強(qiáng)度有負(fù)面的影響。并且,加強(qiáng)筋的大小以及分布的位置,對(duì)于殼體的強(qiáng)度分析有較大的影響,尤其是涉及到殼體的聲學(xué)性能時(shí),重點(diǎn)是應(yīng)當(dāng)全面她予以充分考慮。
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