湿热问题全复合材料夹层板面芯分层屈曲研究.pdf

2002 年 8 月 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 August 　2002 　 　　　 第28 卷 第4 期 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics Vol . 28 　No4 湿热问题全复合材料夹层板面芯分层屈曲研究 蒋 　莉 　　张志民 (北京航空航天大学 飞行器设计与应用力学系) 　　摘 　　　要 : 根据含面芯分层损伤的均衡复合材料夹层板在面内载荷作用下的 变形特点 ,建立了一个基于分析椭圆分层局部屈曲变形的二维模型 ,考虑了分层边界 附近未脱胶芯子对分层子板的影响 ,利用复合材料层板湿热本构关系式和瑞利里兹 法对面芯分层的屈曲进行具体的研究 ,分析了不同材料面板 ,不同铺层以及各种湿热 情况对临界屈曲载荷的影响. 结果表明 ,湿热情况便夹层结构刚度和强度下降. 关 　键 　词 : 弹性基础 ; 环境效应 ; 层板 ; 面芯分层 ; 湿热问题 中图分类号 : TB 330 . 1 ( ) 文献标识码 : A 　　　　文 章 编 号 : 2002 　　复合材料夹层结构有很好的吸音 、隔热和耐 曲和扩展分析难度要大得多 ,这是因为分层局部 疲劳等特性 ,又有较高的抗弯刚度质量比和较好 ( ) 屈曲会导致未损伤部分 基板 的弯曲变形和非均 的可设计性. 由于工艺制造 、维护使用及环境变化 匀薄膜变形. Vizzini 和 Lagace[2 ] 提出的一维薄膜 等不可避免的实际影响 ,这类先进复合材料结构 分层弹性基础模型可推广应用于复合材料夹层板 在使用时会受到各种外来物冲击损伤和湿热环境 面芯分层屈曲分析. 夹层板面芯分层时 ,芯子会储 急剧变化的恶劣影响. 存一部分应变能 ,故将未和面板脱胶的芯子模拟 复合材料夹层板在面板和芯子间存在一个弱 为弹性基础是合理的. 复合材料夹层结构在使用 的界面 ,更易受到外界的影响. 当夹层板受面内压 中处于湿热环境中 ,分析中还必须考虑到湿热对 载时 ,该面芯分层会象层板中分层一样产生屈曲 屈曲载荷 、中心挠度 、内力和内力矩的影响. 及扩展 ,导致夹层板破坏并失去承载能力. 复合材料夹层结构使用在航空航天领域 ,经 1 　分析模型 常处于恶劣的湿热环境中 ,而引起严重的湿热残 考虑一个含有椭圆形面芯分层的对称复合材 余应变和残余应力 ,使得分层子板更易产生局部 料夹层板 ,其上作用有均匀压缩和剪切载荷及湿 屈曲和分层扩展 ,从而造成复合材料夹层分层结 ( ) 热载荷 见图 1 . 分层位于夹层板上面板和芯子 构的刚度和强度进一步降低. 许多研究者为描述分层板的压缩性能提出了 之间 ,分层区域上面的部分称为分层子板 ,其余部 一些分析模型 ,按分层的形状来分 ,包括一维穿透 分为基板. 采用如下假设 : (