【摘要】：非對稱鋪層層合板具有多個穩(wěn)定構(gòu)型,通過一個激勵可以實現(xiàn)層合板不同構(gòu)型間的相互轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換,是變體結(jié)構(gòu)重要的可選構(gòu)型。準確預(yù)測非對稱鋪層層合板的多穩(wěn)態(tài)構(gòu)型對于結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用具有重要意義。本文首先針對一般非對稱鋪層層合板建立了解析模型,在驗證模型的有效性后,使用該模型對非對稱鋪層層合板參數(shù)的影響進行了研究。本文還在一般非對稱鋪層層合板解析模型的基礎(chǔ)上研究了組合非對稱鋪層層合板解析模型,并通過與有限元結(jié)果的對比驗證了解析模型的有效性。本文具體研究內(nèi)容如下:本文建立了基于高階多項式函數(shù)的穩(wěn)態(tài)近似解析模型�；谧钚菽茉�,利用瑞利里茲法和牛頓迭代法對新的解析模型進行了求解。同時利用ABAQUS對復(fù)合材料層合板雙穩(wěn)態(tài)構(gòu)型進行了數(shù)值模擬。選取了多組具有代表性的鋪層進行計算,以有限元計算結(jié)果為基準,比較了本文的位移場結(jié)果與文獻中的結(jié)果,驗證了高階位移場函數(shù)的有效性。探討了層合板面內(nèi)尺寸,面外尺寸以及鋪層角度對層合板雙穩(wěn)態(tài)構(gòu)型和構(gòu)型間跳轉(zhuǎn)難度的影響。同時對非對稱鋪層層合板雙穩(wěn)態(tài)構(gòu)型出現(xiàn)的條件進行了探究。本文對解析模型進行了調(diào)整以適應(yīng)組合非對稱鋪層層合板的邊界條件,利用調(diào)整后的解析模型對層合板穩(wěn)態(tài)構(gòu)型進行了預(yù)測。利用ABAQUS對穩(wěn)態(tài)構(gòu)型進行了有限元分析。通過有限元分析結(jié)果與理論計算結(jié)果的對比,驗證了調(diào)整后解析模型的有效性。并針對一些特殊的組合非對稱鋪層層合板進行了分析,討論了層合板鋪層角度對穩(wěn)態(tài)數(shù)量的影響。
【圖文】：

層合板形狀：(a)平面形, (b)不穩(wěn)定馬鞍形，(c)和(d)兩種穩(wěn)定圓柱形to 和 Hyer[8]研究了非對稱層合板溫度變化對層合板穩(wěn)態(tài)構(gòu)型曲率的影度，基于層合板加熱到加工溫度再冷卻到室溫的過程是可逆的理念，加熱，然后測量了變形。除了得出溫度變化與曲率的關(guān)系，，他們還分厚度以及熱量的分布對層合板最終形狀的影響。工作主要集中在正交鋪設(shè)的非對稱層合板上，這種構(gòu)型的一個重要缺變只能在一個方向變化，而另一個方向的曲率變化接近于零，這簡化驗中發(fā)現(xiàn)對 Hyer 的模型對任意角度鋪設(shè)層合板穩(wěn)態(tài)的預(yù)測并不理想驗發(fā)現(xiàn)對于任意角度鋪設(shè)的層合板，主方向的曲率并不能夠很好地描此還需要計算層合板的扭轉(zhuǎn)曲率，他們在文獻[7]的位移方程的基礎(chǔ)移模型。但是由于方程的局限性，新的位移模型只有曲率的參數(shù)可以知參數(shù)。Peeters[10]中修改了文獻[9]中的工作，對于任意角度鋪設(shè)的示面內(nèi)位移，所有相關(guān)層合板主曲率的方向假定為與邊界成 45°角。通合板對比，Peeters 的數(shù)學(xué)模型是適用的，實驗結(jié)果與理論解較為一角度鋪設(shè)的層合板時 Peeters 的理論出現(xiàn)了很大誤差，Peeters 認為問

了一個高階位移解析模型對非對稱鋪層層合板進行了穩(wěn)態(tài)構(gòu)型預(yù)測。兩者的問題在于，高階次項數(shù)較少，且都僅僅是針對正交鋪設(shè)的層合板進行了對比分析，并不能完全驗證新的高階位移模型具有更高的精度。除了計算曲率時有較大誤差，低階次的位移模型在計算層合板跳變所需外力時也有較大誤差。Dano 和 Hyer[15]研究了非對稱正交層板的突然跳變的臨界外力。Schleeht 和 Schulte[16中研究了層合板中間點被固定時引發(fā)突然跳變的臨界力，Dano 和 Hyer[11]中做了進一步的實驗測量正交層合板突然跳變所需要的力矩。這些文獻都是基于低階次的位移模型計算得出的。但是 Diaconu[17]的實驗得出的加載比參考文獻[11]預(yù)測的突然跳變加載高了 30-50%。Pirrera[18-19]分別通過更高階位移模型和有限元結(jié)果驗證了這一結(jié)論。在一般的非對稱鋪層層合板的基礎(chǔ)上，研究者提出了一種全新的連續(xù)結(jié)構(gòu)-組合非對稱鋪層層合板。目前對這類組合非對稱鋪層層合板的多穩(wěn)態(tài)性質(zhì)研究較少。Mattioni[20]在研究作為變形結(jié)構(gòu)的雙穩(wěn)態(tài)層合板時，提出了一種全新的了連續(xù)結(jié)構(gòu)。他將對稱鋪層的層合板和不對稱鋪層的層合板組合到一起形成了一個全新的矩形板，這種矩形板也具有雙穩(wěn)態(tài)性，如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V214.8;TB33

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本文編號：2611654