船用復(fù)合材料夾層板力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著艦船科技的發(fā)展，復(fù)合材料在船舶領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。船用復(fù)合材料夾層板具有耐腐蝕、無磁性、導(dǎo)熱系數(shù)低、易于加工成型和可設(shè)計性好等優(yōu)點。但復(fù)合材料夾層板的力學(xué)行為比較復(fù)雜，對其力學(xué)性能開展相關(guān)研究，有利于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)在船體結(jié)構(gòu)上的推廣應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計，具有一定的理論價值和工程指導(dǎo)意義。
　　本論文基于層合板理論，考慮船用夾層板的結(jié)構(gòu)特性，對復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)和動力學(xué)問題進(jìn)行了理論和數(shù)值仿真分析。建立了適用于復(fù)合材料夾層

2、結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型并編程實現(xiàn)理論求解，在驗證理論模型準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上，分析了夾層結(jié)構(gòu)彎曲特性、自由振動和動態(tài)響應(yīng)及參數(shù)影響；并且基于有限元軟件，對船用復(fù)合材料夾層板在外物沖擊作用下的抗沖擊性能進(jìn)行了研究；并將復(fù)合材料夾層板應(yīng)用于船體板架結(jié)構(gòu)中，對復(fù)合材料船體板架結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)問題進(jìn)行了仿真分析。文中結(jié)論對新型復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)在船體中的應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)和參考。具體工作主要有：
　　（1）本文首先學(xué)習(xí)了經(jīng)典夾層板理論，分別實現(xiàn)了Reissn

3、er夾層板理論和Hoff夾層板理論在復(fù)合材料夾層板的推廣和應(yīng)用。考慮復(fù)合材料夾層板的力學(xué)特性，在Sriniva建立的Zig-zag模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)實現(xiàn)了考慮面板剪切效應(yīng)的一階Zig-zag變形理論，給出了軟、硬夾芯的兩種力學(xué)求解模型；為了改善厚板的面內(nèi)位移，本文在一階Zig-zag理論基礎(chǔ)上，建立了芯層基于三階剪切變形理論的高階Zig-zag理論模型，并根據(jù)Hamilton原理推導(dǎo)出其控制方程。
　?。?）重點基于本文推導(dǎo)的Zi

4、g-zag理論模型的控制方程，采用MATLAB語言編程求解了復(fù)合材料夾層板靜力彎曲問題，通過與文獻(xiàn)結(jié)果對比驗證幾種理論對于靜力學(xué)問題求解的有效性，在此基礎(chǔ)上研究了夾層板設(shè)計參數(shù)（面芯厚度比、長寬比、模量比）對夾層板彎曲性能的影響。
　　（3）基于推導(dǎo)的Zig-zag模型的控制方程，采用MATLAB語言編程求解了復(fù)合材料夾層板的自由振動問題，通過對比分析驗證了本文推導(dǎo)模型的準(zhǔn)確性，并對自由振動問題進(jìn)行了參數(shù)影響分析；根據(jù)模型的運動方