复合材料在板锥网壳结构中的应用研究

论文摘要

板锥网壳结构是将常规双层网壳结构的腹杆以板锥单元取代的一种半连续化、半格构化的新型空间结构形式,国内外对于板锥网壳结构的研究很不充分,往往集中在结构形式的探讨和工程实践的介绍方面。复合材料是一种比较有前途的材料,本文将首次对复合材料在板锥网壳结构的应用进行深入研究。在板锥网壳结构的成形技术方面,本文利用FORTRAN语言,编制板锥网壳结构前处理程序,只需输入少量几何参数就能生成用于各种受力分析的有限元模型,大大节省了结构的建模前处理工作量,以便对板锥网壳结构作进一步地分析研究和设计。本文利用大型有限元分析软件ANSYS对复合材料板锥网壳结构进行静力计算、整体稳定分析和局部屈曲分析,总结其结构受力性能的规律,确定复合材料板锥网壳结构的主要控制设计因素;接着从不同影响因素角度,尤其是从复合材料层合板结构铺层设计方面,来分析对复合材料板锥网壳的主要控制设计因素,总结出相应的复合材料层合板的结构设计原则;利用层合板结构设计原则和相关章节的方法,对复合材料板锥网壳结构进行合理设计,重点是对锥体单元的复合材料层合板设计,充分发挥复合材料板锥网壳能够同时结构设计和村料设计的优点;最后将合理设计的复合材料板锥网壳结构同其他普通材料板锥网壳结构进行全面比较,以证明其受力性能方面所具有独特的优越性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究的现状
• 1.2.1 复合材料在空间结构中应用的研究现状
• 1.2.2 板锥网壳结构理论的研究现状
• 1.2.3 复合材料层合板的研究现状
• 1.3 本文的研究工作
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法和主要工作
• 第二章 复合材料的基本理论及材料选取
• 2.1 引言
• 2.2 复合材料的基本理论
• 2.2.1 复合材料的弹性系数
• 2.2.2 复合材料的强度特性
• 2.2.3 复合材料层合板的屈曲
• 2.2.4 复合材料层合板的设计
• 2.3 材料的选取
• 2.4 本章小结
• 第三章 复合材料板锥网壳结构的力学分析
• 3.1 引言
• 3.2 力学性能分析
• 3.2.1 静力分析
• 3.2.2 整体稳定性分析
• 3.2.3 局部屈曲分析
• 3.3 复合材料板锥网壳的ANSYS建模
• 3.3.1 前处理和接口程序
• 3.3.2 计算模型和建模过程
• 3.4 算例分析
• 3.4.1 复合材料四角锥型板锥结构算例分析
• 3.4.2 复合材料凯威特型板锥球面网壳结构算例分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 主要控制因素分析
• 4.1 引言
• 4.2 局部屈曲
• 4.2.1 支承条件的影响
• 4.2.2 层合板厚度和迭层数的影响
• 4.2.3 层合板尺寸和加载方式的影响
• 4.2.4 铺层方向的影响
• 4.2.5 局部屈曲总结
• 4.3 层合板材料强度
• 4.3.1 层合板迭层数的影响
• 4.3.2 铺层方向的影响
• 4.3.3 层合板厚度的影响
• 4.3.4 层合板强度总结
• 4.4 复合材料板锥网壳的层合板设计原则
• 4.5 本章小结
• 第五章 复合材料板锥网壳设计及与普通板锥网壳的比较
• 5.1 引言
• 5.2 复合材料板锥网壳结构设计
• 5.2.1 设计原则和方法
• 5.2.2 算例分析
• 5.3 复合材料板锥网壳结构与普通板锥网壳结构的比较
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 本文主要工作与结论
• 6.2 进一步工作和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文