温度和圆孔缺陷对层合板线性屈曲特性的影响分析

苏君^1,2，孔琳³，夏志平⁴

1. 河南工业职业技术学院机械工程学院2. 河南省材料成形装备智能技术工程研究中心3. 南阳技师学院4. 九江职业技术学院机械工程学院

摘 要：随着应用环境趋于复杂,层合板经常会处于不同的温度环境以及经常需要开圆孔进行机械连接,且厚度方向尺寸较小,受压缩时容易发生屈曲现象,因此,研究不同温度和圆孔缺陷对层合板屈曲特性的影响具有重要的意义。首先对欧拉梁理论进行简单回顾,推导出梁在两端铰接受压状态时的平衡载荷和挠曲线的解析解。进一步用有限元方法对各向同性板屈曲问题进行研究,将屈曲载荷和屈曲模态与基于欧拉梁理论的解析解进行对照,确定合适的网格密度,验证模型的正确性。然后对含不同圆孔尺寸的准各向同性层合板在不同温度下进行屈曲特性分析,分别得到前五阶的屈曲载荷和屈曲模态。最后研究了不同圆孔尺寸下,圆孔深度对层合板屈曲特性的影响。结果表明:随着温度的升高,含相同圆孔尺寸的层合板的屈曲载荷线性下降;同一温度下,随着圆孔尺寸的增大,屈曲载荷下降越来越快;同一圆孔尺寸下,随着圆孔深度的增加,屈曲载荷下降速度先减小后增大,呈现出对称性。

关键词：温度;圆孔缺陷;层合板;屈曲载荷;屈曲模态;复合材料;