含预裂缝复合材料缠绕圆柱壳轴压承载特性分析
本文关键词: 复合材料 缠绕圆柱壳 裂缝 失效模式 极限荷载 出处:《材料导报》2017年07期 论文类型:期刊论文
【摘要】:为探究穿透裂缝对复合材料缠绕圆柱壳承载能力及失效模式的影响,首先开展不同壁厚含预裂缝复合材料缠绕圆柱壳轴向压缩试验。对于A系列厚壁圆柱壳,裂缝导致承载能力下降53.96%,失效模式由局部屈曲转化为裂缝扩展、脆性断裂;而B系列薄壁圆柱壳均发生局部屈曲,裂缝使承载能力下降12.59%。其次,采用有限元软件ABAQUS 6.14,基于非线性RIKS算法,建立轴压作用下含预裂缝复合材料圆柱壳极限承载能力计算模型,通过引入Hashin失效准则及损伤演化判据,预测结构渐进破坏模式及极限荷载。数值结果与试验数据吻合良好,最大误差为7.01%,验证了数值算法的可靠性。在此基础上,探讨裂缝方向、缠绕角度对含预裂缝复合材料圆柱壳极限承载的影响,可知:对于±55°螺旋铺层复合材料圆柱壳,随裂缝角度α增加,极限承载能力先升高再降低,当α=45°时,具备最大承载能力;对于含开缝角α=15°、45°、55°缠绕圆柱壳,随缠绕角θ增加,其承载能力呈先上升后下降趋势。且开缝角越小,缠绕角度对极限荷载的影响越大,当缠绕角θ=30°时,达到最大承载能力。
[Abstract]:In order to investigate the effect of penetrating cracks on the bearing capacity and failure mode of composite wound cylindrical shells, the axial compression tests of composite wound cylindrical shells with different wall thickness and pre-cracks were first carried out. The failure mode changes from local buckling to fracture propagation and brittle fracture. The local buckling of B series thin-walled cylindrical shells occurs, and the bearing capacity is reduced by 12.59m due to cracks. Secondly, the finite element software ABAQUS 6.14 is used based on nonlinear RIKS algorithm. The ultimate load-bearing capacity model of composite cylindrical shells with precrack under axial compression is established. Hashin failure criterion and damage evolution criterion are introduced. The numerical results agree well with the experimental data, and the maximum error is 7.01, which verifies the reliability of the numerical algorithm. On this basis, the crack direction is discussed. The effect of winding angle on ultimate bearing capacity of composite cylindrical shell with pre-crack shows that: for 卤55 掳spiral laminated composite cylindrical shell, with the increase of crack angle 伪, the ultimate bearing capacity first increases and then decreases. The maximum bearing capacity is obtained when 伪 -U is 45 掳; For a cylindrical shell with a crack angle of 15 掳(45 掳) and 55 掳(55 掳), the bearing capacity increases first and then decreases with the increase of angle 胃, and the smaller the angle, the greater the influence of winding angle on ultimate load. When the winding angle is 30 掳, the maximum bearing capacity is achieved.
【作者单位】: 海军工程大学舰船工程系;
【基金】:国家部委基金资助项目(9140A14080914JB11044)
【分类号】:TB33
【正文快照】: 0引言缠绕复合材料圆壳结构具有比强度高、抗腐蚀性好、绝热等优异特点,被广泛应用于油气储运、航空航天、海洋结构等领域。在使用过程中,由于外载荷和工作环境等原因易产生裂缝、材料老化等缺陷和损伤,严重危害了结构的完整性和使用寿命。在轴压、内外压、疲劳等载荷作用下,
【相似文献】
相关期刊论文 前8条
1 李名兴,黄一鸣;具有椭圆孔圆柱壳的稳定性[J];北京理工大学学报;1989年02期
2 熊伟;矫桂琼;刘红霞;陈桂娟;;任意铺层复合材料开口圆柱层压壳结构热翘曲分析[J];机械强度;2007年06期
3 朱昆泉;李志荣;;纤维增强复合材料层合闭合圆柱壳的优化与分析[J];武汉工业大学学报;1991年01期
4 龚俊杰;王鑫伟;;复合材料圆柱壳轴向压缩和碰撞的数值研究[J];扬州大学学报(自然科学版);2005年04期
5 温家鹏,唐寿高,顾易;拉压不同弹性模量变厚度圆柱壳基本方程及其应用[J];玻璃钢/复合材料;2005年06期
6 刘钢;孙侠生;;基于遗传算法的复合材料圆柱壳屈曲多目标优化设计[J];强度与环境;2008年02期
7 张焱冰;任春雨;朱锡;;基于遗传算法的复合材料圆柱壳水下声辐射优化[J];海军工程大学学报;2014年04期
8 ;[J];;年期
相关会议论文 前1条
1 张伟;陈杰;;复合材料圆柱壳的非线性动力学研究[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
相关硕士学位论文 前7条
1 叶钢飞;温度对反对称铺设圆柱壳结构的双稳态特性的影响研究[D];浙江工业大学;2015年
2 李伟;功能梯度圆柱壳的非线性动力学与共振行为分析[D];北京信息科技大学;2015年
3 于学会;复合材料圆柱壳的动力屈曲及侵彻行为研究[D];太原理工大学;2012年
4 王加群;复合材料圆柱壳的动力屈曲与混沌行为[D];太原理工大学;2015年
5 熊伟;复合材料开口圆柱壳热翘曲分析[D];西北工业大学;2005年
6 彭亮;复合材料金字塔点阵圆柱壳制备工艺及轴向压缩性能研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
7 洪卫芳;局部表面纳米化技术对圆柱壳屈曲模态的诱导及吸能评估[D];大连理工大学;2014年
,本文编号:1459615
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1459615.html