轴心受压碳纤维管有限元数值研究
本文选题:碳纤维复合材料管 + 初始缺陷分析 ; 参考:《南京理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:本文以新型索穹顶结构中的轴压碳纤维复合材料管为研究对象,对碳纤维复合材料管的轴压稳定问题进行了有限元数值分析。根据相关文献的实验结果,采用轴心受压碳纤维管的有限元模型进行初始缺陷分析,得出对于长管整体失稳,可以取管长的1/160作为等效初弯曲来描述长管整体失稳时的初始缺陷;对于短管局部失稳,其初始缺陷为管壁厚的5/12~5/9。研究了铺层角度和长细比对轴压碳纤维复合材料管承载力的影响。当采用[00]n铺设方式时,管的轴压承载力最大;当在铺层中增加少量900铺层时,管的承载力会稍微降低,但管的延性会大大增加。轴压碳纤维管的承载力会随长细比的增大而降低,管的延性随长细比的增大而增大。最后研究了弹性支撑刚度对轴压碳纤维复合材料管承载力的影响。对于有侧移弹性支撑CFRP轴心受压管,其承载力随着侧向弹簧刚度的增大表现出先波动后稳定的趋势;对于有侧移和无侧移弹性支撑CFRP轴心受压管,当顶底部弹簧铰刚度不断增大时,稳定承载力不断增大,而轴心受压CFRP管的延性不断减小。在实际应用时,应取较大的侧向弹簧刚度使轴心受压CFRP管处于无侧移弹性支座边界条件。为了能够既提高承载力又不致过多的降低CFRP管的延性,必须保证顶部与底部的弹簧铰刚度和顶底部弹簧铰刚度比处在一个适当的范围内。
[Abstract]:In this paper, the axial compression CFRP tube in a new cable-dome structure is taken as the research object, and the finite element numerical analysis of the axial compression stability of CFRP tube is carried out. According to the experimental results of related literature, the finite element model of axially compressed carbon fiber tube is used to analyze the initial defects, and the overall instability of long tube is obtained. 1 / 160 of the length of the tube can be taken as the equivalent initial bending to describe the initial defect in the whole instability of the long tube, and for the local instability of the short tube, the initial defect is 5 / 12 / 5 / 9 of the wall thickness of the pipe. The effect of laying angle and aspect ratio on the bearing capacity of axially compressed carbon fiber composite tubes was studied. When using the [00] n laying mode, the axial compression capacity of the pipe is the largest, and the ductility of the pipe will be greatly increased when a small amount of 900 layers are added to the layer. The bearing capacity of the pipe will be slightly reduced, but the ductility of the pipe will be greatly increased. The bearing capacity of axially compressed carbon fiber tube decreases with the increase of the aspect ratio, and the ductility of the tube increases with the increase of the slenderness ratio. Finally, the effect of elastic bracing stiffness on the bearing capacity of axially compressed carbon fiber composite tubes is studied. For axially compressed CFRP tube with lateral elastic support, its bearing capacity fluctuates first and then stabilizes with the increase of lateral spring stiffness. When the stiffness of the spring hinge at the top bottom increases, the steady bearing capacity increases and the ductility of the axially compressed CFRP tube decreases. In practical application, the lateral spring stiffness should be taken to make the axially compressed CFRP tube at the boundary condition of non-lateral elastic support. In order to improve the bearing capacity and not reduce the ductility of CFRP tube, it is necessary to ensure that the ratio of spring hinge stiffness to bottom spring hinge stiffness is in an appropriate range.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU399
【相似文献】
相关期刊论文 前6条
1 杨智春;谭光辉;夏巍;;铺层方式对复合材料壁板热颤振特性的影响[J];宇航学报;2008年03期
2 刘芹;任建亭;姜节胜;郭运强;陈换过;;复合材料薄壁圆柱壳热振动特性分析[J];机械强度;2006年05期
3 王玲玲;嵇阿琳;纪伶伶;闫联生;韩明;;碳布铺层方式对C/C-SiC薄壁喉衬性能的影响[J];宇航材料工艺;2014年03期
4 王燕杰;吴晓青;陈利;;混杂纤维复合材料头盔的设计与制备[J];武汉理工大学学报;2009年04期
5 孙丙磊;任勇生;王印军;宋玉璧;;基于ANSYS的双闭室复合材料薄壁梁的振动模态分析[J];山东科技大学学报(自然科学版);2011年06期
6 ;[J];;年期
相关会议论文 前8条
1 彭超义;曾竟成;肖加余;;铺层方式对碳/环氧管轴压性能影响的有限元分析[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
2 杜志花;隆翊;杨德旭;;铺层方式对混杂玻璃布/碳布力学性能的影响研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
3 杜志花;隆翊;杨德旭;;铺层方式对混杂玻璃布/碳布力学性能的影响研究[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
4 杜志花;隆翊;杨德旭;;铺层方式对混杂玻璃布/碳布力学性能的影响研究[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
5 李泓运;王纬波;曾志波;;复合材料螺旋桨的铺层对桨叶强度和干湿模态的影响[A];第十四届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2013年
6 蒋宝坤;李映辉;;旋转复合材料悬臂梁非线性自由振动特性研究[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年
7 王燕杰;吴晓青;陈利;;混杂纤维复合材料头盔的设计与制备[A];第一届两岸三地绿色材料学术研讨会论文集[C];2008年
8 王钶;程磊;董建娜;井延伟;;不同纤维铺层方式对环氧玻璃钢层合板力学性能的影响[A];中国化学会第28届学术年会第7分会场摘要集[C];2012年
相关博士学位论文 前1条
1 Ramadan Mohmmed(李默);不同铺设角度面板/泡沫夹芯复合材料准静态侵彻和低速冲击性质实验和数据研究[D];东华大学;2013年
相关硕士学位论文 前3条
1 张军;轴心受压碳纤维管有限元数值研究[D];南京理工大学;2015年
2 胡靖元;织物复合材料低速冲击特性与损伤机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 祁立波;碳纤维与玻璃纤维混杂复合结构的参数分析[D];哈尔滨工业大学;2008年
,本文编号:2104080
本文链接:https://www.wllwen.com/jingjilunwen/jianzhujingjilunwen/2104080.html