深压型表面夹层板轴向受压时的屈曲问题

论文摘要

本文对深压型单向均匀受压简支夹层板受压面层在泡沫芯层支承下的屈曲以及屈曲后性能进行了理论分析和有限元计算。主要内容有: (1) 将芯层视为无限弹性半空间,将薄壁金属单板视为支承在其上的四边简支板,利用能量法得到了临界应力公式; (2) 用根据能量法求得的泡沫芯层支承下的薄壁金属单板的屈曲系数K,代替Winter有效宽度公式中的屈曲系数,导出了压型表面夹层板受压面层屈曲后性能的计算公式; (3) 采用有限元程序ANSYS建立力学模型,对受单向均匀轴向压力作用的夹层板的屈曲性能及屈曲后性能进行分析,得到了板的临界屈曲应力、极限荷载以及荷载—位移曲线; (4) 将根据有限元分析计算结果以及试验结果计算得到的板件有效宽度与用温特(Winter)公式(公式(4.13),(4.14),(4.15))得到的结果进行比较。发现当板件宽厚比b/t>100时,温特(Winter)公式不能准确的反映夹层板件的屈曲后性能,并过高的估计了板的有效宽度,是偏于不安全的。 (5) 本文根据文献资料、有限元及试验结果对有效宽度公式进行了修正。得到了公式(5.5)。

论文目录

• 一、绪论
• 1.1 概述
• 1.2 金属夹层板的种类
• 1.3 夹层板的制造
• 1.4 夹层板的材料
• 1.4.1 面层材料
• 1.4.2 芯层材料
• 1.5 夹层板的结构特点
• 1.6 夹层板的破坏模式
• 1.7 夹层板的研究现状
• 1.7.1 整体受力性能的分析方法
• 1.7.2 金属面层的屈曲性能
• 1.8 本文研究的主要内容及方法
• 二、NarayanPokharel,MahenMahendran试验
• 2.1 摘要
• 2.2 试验过程
• 2.2.1 试件
• 2.2.2 试验装置及试验过程
• 三、夹层板受压面层在泡沫芯层支承下屈曲性能的能量分析法
• 3.1 引言
• 3.2 基本假定
• 3.3 线性屈曲分析
• 四、夹层板受压面层在泡沫芯层支承下屈曲后性能的有效宽度分析法
• 4.1 引言
• 4.2 Winter有效宽度计算公式
• 4.3 Winter有效宽度公式统一化设计方法
• 4.4小结
• 五、有限元分析及结果整理
• 5.1 引言
• 5.2几何非线性问题
• 5.2.1 表达格式的选取
• 5.2.2 几何非线性分析与求解
• 5.3 材料非线性问题
• 5.4 ANSYS非线性分析方法
• 5.4.1 迭代方法的选取和使用
• 5.4.2 非线性方程的求解
• 5.4.3 收敛准则
• 5.4.4 ANSYS非线性分析过程
• 5.5分析模型
• 5.5.1基本假定
• 5.5.2 材料特性
• 5.5.3 边界条件
• 5.5.4 加载方式
• 5.5.5 单元类型的选取
• 5.6 有限元分析结果及比较
• 六 结论
• 6.1 结语
• 6.2 今后尚待研究的问题
• 参考文献
• 致谢