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题名复合材料薄壁带簧刚度特性计算及折叠行为分析
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作者
王栋
马陆
贾启龙
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机构
中国空间技术研究院西安分院
上海鉴创科技有限公司
四川大学空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室
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出处
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第6期256-264,共9页
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基金
空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室开放课题(序号3)。
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文摘
复合材料薄壁带簧结构被广泛应用于航空航天领域,开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先,基于经典层合板理论,推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD刚度矩阵的理论计算方法。随后,采用商用有限元软件ABAQUS建立复合材料层合板代表性体积单元,通过施加周期性边界条件模拟无限大的复合材料层合板结构。根据推导的ABD刚度矩阵计算公式,向代表性体积单元施加不同的载荷,结合均匀化理论依次获取ABD刚度矩阵内各元素数值。最终,建立复合材料层合板ABD刚度矩阵的有限元快速计算方法,实现任意铺层顺序、铺层角度下ABD刚度矩阵的快速获取,且计算结果与理论计算结果一致。在获取复合材料层合板刚度特性后,开展带簧结构折叠行为数值模拟研究,探究使用ABAQUS中Static General、Dynamic Implicit两种隐式求解器和Dynamic Explicit显式求解器对复合材料薄壁带簧结构大变形弯曲折叠过程力学响应的影响。结果表明,两种隐式求解器和显式求解器均能获取较好的数值模拟结果,复合材料薄壁带簧结构力学响应与实验结果吻合。但其中显式求解方法不需要迭代和收敛准则,避免了大变形等非线性因素下计算收敛困难等问题,对于复合材料薄壁带簧弯曲、折叠等过程的数值模拟更具优势。
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关键词
复合材料
薄壁结构
ABD刚度矩阵
有限元分析
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Keywords
composites
thin-walled structures
ABD matrix
finite element analysis
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分类号
TB332
[一般工业技术—材料科学与工程]
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