摘要：复合材料的大规模应用是航空飞行器机体加筋壁板结构减重的主要手段,但因过于保守的设计准则使得结构减重效果并不理想。薄壁加筋壁板结构通常具有很长的后屈曲承载历程,但因缺乏后屈曲设计与评估的有效分析方法,目前飞机复合材料加筋壁板几乎都不允许蒙皮在限制载荷以下屈曲,无法充分发挥复合材料的减重特性。本文回顾了复合材料加筋壁板稳定性设计的发展历程,阐述了开展后屈曲设计分析的必要性;围绕工程分析技术与数值分析技术两个方面,详细综述了壁板结构屈曲与后屈曲性能分析与设计方法的研究进展;探讨了影响复合材料壁板屈曲与后屈曲性能的主要因素,并论述了屈曲疲劳、损伤/缺陷、湿热环境等对结构性能的影响;最后总结了复合材料加筋壁板后屈曲设计与分析技术总体现状,展望了未来技术发展趋势。

摘要：为验证基于丝束曲线铺放的变刚度设计在改善典型航空结构屈曲性能中的应用潜力,设计并制造了变刚度复合材料平板和开孔板试件。通过应变片和非接触式三维光学测量系统,全面地测量了试件受单轴压缩载荷过程中的面外位移和载荷方向应变。试验结果表明:变刚度平板和开孔板较同构型直线铺层试件屈曲载荷分别提升53.4%和46.6%;试件力学响应相似,均为线性加载至屈曲载荷后刚度大幅折减,变刚度试件后屈曲阶段呈近似线性,而直线铺层试件则连续变化。根据试验方案细化了数值模型,屈曲载荷、面外位移及应变的计算结果与试验结果基本吻合。在此基础上,提取了数值模型中的刚度分布和加载截面载荷分布,阐明了变刚度设计的抗屈曲机制。对于本文试件,采用变刚度设计还可显著提高破坏载荷,并降低侧边载荷,缓解应力集中。

摘要：基于在大跨网架结构中的应用,对目前的三重钢管防屈曲耗能支撑进行改进,设计了一种新型支撑,并对该支撑考虑初始缺陷下的力学性能进行了理论分析.根据理论分析,设计了四组不同的支撑,利用ABAQUS有限元软件模拟分析了在拉压循环荷载作用下支撑强度比对其力学性能的影响,包括连接段应力状态、滞回耗能能力和核心管屈曲破坏模式.研究结果表明:该新型耗能支撑结构布置可行,设计方法合理,强度比是影响支撑力学性能的重要参数,在强度比合理范围内,支撑具有良好的滞回耗能性能;在轴向循环荷载作用下,内外套管约束作用明显,核心管破坏模式为多波小幅屈曲破坏,变形稳定,满足防屈曲支撑设计要求.

摘要：舰载机弹射起飞和拦阻着舰的张力场屈曲波在机身壁板上产生附加的拉伸或弯曲应力,从而显著降低结构疲劳强度、改变疲劳破坏部位。以张力场梁形式的三点弯曲试验开展了反复屈曲下的疲劳特性研究。通过疲劳试验测得的临界屈曲载荷与按工程张力场理论得到的临界屈曲载荷对比,吻合较好。根据3级不同载荷水平下的疲劳试验结果,给出了张力场梁屈曲疲劳试件的无量纲载荷比-寿命曲线及载荷比-张力场系数曲线。根据张力场系数与载荷关系、载荷寿命曲线及飞机寿命指标可控制张力场的严酷程度来开展机身壁板轻量化设计。本项工作为舰载机机身壁板在弹射起飞和拦阻着舰过程中的反复屈曲疲劳问题评定积累了数据。

摘要：内压作用下发动机反向封头的稳定性是设计中的考虑重点。采用轴对称有限元方法对不同设计参数的等厚度和变厚度两大类反向封头进行稳定性研究,模型考虑封头开口加强环及封头与圆柱段连接处的局部加强影响。参数化研究椭球比、壁厚对封头临界屈曲载荷的影响。研究结果表明,等厚度反向封头的外形和变厚度的壁厚对结构临界屈曲载荷的影响十分敏感,在最小厚度一定的情况下,椭球比为1.413的变厚度封头是最小质量设计。另外文中给出可供工程实际设计参考的图表及曲线。

摘要：针对几种常见的缺陷形式,利用有限元软件进行屈曲稳定性分析,并对海底管道整体腐蚀和局部腐蚀两类缺陷进行了仿真计算,拟合得到了较为简单的含缺陷海底管道临界载荷的近似计算公式,可供工程设计人员进行相关设计和评估时参考使用,同时也为制定新的含缺陷海底管道屈曲稳定性设计规范提供了参考依据.

摘要：复杂强震荷载作用下钢管混凝土柱中的钢管受压屈服后易发生局部屈曲,在杆系有限元模型中采用不考虑屈曲影响的钢材本构模型无法准确模拟钢结构构件的地震响应。为研究复杂循环荷载作用下钢材的屈曲行为,该文设计了强度等级分别为Q235和LYP160的30个钢材试件,并设计了多种复杂循环加载路径进行加载,获得了不同复杂循环荷载作用下钢材的弹塑性屈曲行为和应力-应变滞回关系。基于已有文献中的3种钢材循环本构模型:Légeron模型、GA模型和DM模型对试验结果进行对比分析和评价,结果表明:Légeron模型无法模拟钢材受压区服后的屈曲效应,GA模型中受压屈曲时的应力-应变规律与试验结果较为吻合,DM模型中受拉和受压卸载刚度与试验结果较为吻合。

摘要：开口圆柱薄壳结构的轴向承载能力和稳定性分析是空间薄壁管式伸展机构(STEM,Storable Tubular Extendable Member)设计的关键问题之一.基于特征值屈曲分析方法,研究了轴压铍青铜开口圆柱薄壳结构在两端固支条件下的屈曲载荷与设计参数间的关系,利用幂函数拟合的方法建立了一种轴压开口圆柱薄壳屈曲载荷模型.通过铍青铜开口圆柱薄壳轴向压缩试验对特征值屈曲分析和所建立的轴压开口圆柱薄壳屈曲载荷模型进行了验证.结果表明:特征值屈曲分析方法可用于各向同性材料开口圆柱薄壳结构在两端固支条件下的轴向承载能力与稳定性分析;使用轴压开口圆柱薄壳屈曲载荷模型计算各向同性材料的开口圆柱薄壳在两端固支条件下受轴压作用时的屈曲载荷,最大误差为21%.

摘要：针对某卫星结构中的大型复合材料夹芯承力筒进行屈曲分析。首先分别建立柱壳段、锥壳段和框段的几何方程、物理方程与应变能表达式,以及给定载荷条件下的外力势能表达式。然后根据位移边界条件采用正交完备的三角级数构造承力筒的位移模态,最后根据最小势能原理求解临界载荷。通过对比计及与不计及芯材剪切变形和壳体锥度时临界载荷的计算结果,发现对于该承力筒而言,芯材剪切变形与壳体锥度对临界载荷计算结果的影响均小于10%。该分析结果为承力筒在设计阶段的简化计算提供了理论依据。

摘要：为扩充航空复合材料结构稳定性设计手段,基于Levy形式级数和有限差分法,提出了面内纯弯曲载荷作用下两边简支两边固支(SSCC)复合材料层合板临界屈曲载荷的数值解法。首先,应用有限差分法将挠度函数进行离散化处理;然后利用边界条件扩充方程组,最后将临界屈曲载荷的求解转化为广义特征值问题。通过数值算例分别在各向同性板和复合材料层合板上验证了本文方法,并与有限元方法(FEM)进行了比较。结果表明,本文方法具有很高的精度,为复合材料层合板的屈曲分析开辟了新的途径。