拉挤型CFRP管轴压性能.pdfVIP

第３６卷第６期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３６ №．６ ２０１５年６月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｕｎ．２０１５ 拉挤型 ＣＦＲＰ 管轴压性能 １，２ １，２ １，２ 南波 ，武岳 ，孙浩田 （１． 结构工程灾变与控制教育部重点实验室（哈尔滨工业大学），黑龙江哈尔滨，１５００９０；２． 哈尔滨工业大学 土木工程学院， 黑龙江哈尔滨，１５００９０） 摘　 要：航天器骨架结构通常由轻质高强ＣＦＲＰ（ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒ）复合材料管制成，其稳定承载力成为结构 安全性能的一项重要指标。 对ＣＦＲＰ短管进行轴压试验，重点研究碳纤维增强复合材料的刚度、极限强度以及细观破坏 模式。 基于Ｈａｓｈｉｎ破坏准则进行二次开发，采用ＡＮＳＹＳ有限元软件对试验过程进行了数值模拟，数值结果表明，Ｈａｓｈｉｎ 破坏准则可以较好地预测ＣＦＲＰ复合材料破坏时的极限承载力。 基于Ｈａｓｈｉｎ破坏准则，采用弧长法对试验工况中的５ － 组长细比的ＣＦＲＰ 细长管进行数值模拟，绘制荷载 跨中挠度曲线，总结其破坏特点、变形特征，与试验对比吻合较好。 通过参数分析，并根据试验结果与数值分析结果，拟合得到了拉挤型ＣＦＲＰ 细长管稳定系数Φ与长细比λ之间的关系曲 线，方便工程使用。 关键词：碳纤维复合材料；弧长法；稳定系数；长细比 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１４１１０２３ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ／ ２３．１３９０．ｕ１１１９．０２４．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＢ３３２　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１５）０６⁃０７７９⁃０５ Ｂｕｃｋｌｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｐｕｌｔｒｕｄｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ｐｉｐｅｓ ｕｎｄｅｒ ａｘｉａｌｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｌｏａｄ １，２ １，２ １，２ ＮＡＮ Ｂｏ ，ＷＵ Ｙｕｅ ，ＳＵＮ Ｈａｏｔｉａｎ （１． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ （Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），Ｈａｒｂｉｎ １５００９０，Ｃｈｉｎａ；２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００９０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ ｓｋｅｌｅｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓｕｓｕａｌｌｙ ｍａｄｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ＣＦＲＰ ｍａｔｅｒｉａｌ， ｗｈｏｓｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓａｆｅｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｐｕｌｔｒｕｄｅｄ ＣＦＲＰ ｓｈｏｒｔ ｐｉｐｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｄｏｎｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｒｅｓｉｎｍａｔｒｉｘ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ Ｈａｓｈｉｎｆａｉｌｕｒｅｃｒｉｔｅｒｉａａｎｄｕｓｉ