湿热环境中复合材料层合圆柱薄壳的屈曲和后屈曲ξ.pdfVIP

( ) 　应用数学和力学 ,第 22 卷 第 3 期 2001 年 3 月 应用数学和力学编委会编 　　　　　　　　　　　 　 　　Applied Mathematics and Mechanics 重 庆 出 版 社 出 版 ( ) 文章编号 :1000-0887 2001 03-0228-11 创刊廿周年纪念特刊论文 湿热环境中复合材料层合圆柱薄壳的 屈曲和后屈曲 沈惠申 (上海交通大学 建筑工程和力学学院 ,上海 200030) (我刊编委沈惠申来稿) 摘要 : 　在宏- 细观力学模型框架下 ,讨论湿热环境对复合材料层合圆柱薄壳在轴向压缩作用下屈 曲和后屈曲行为的影响·　基于细观力学模型复合材料性能与湿度和温度变化有关·　壳体控制方 程基于经典层合壳理论 ,并包括湿热效应 ·　壳体屈曲的边界层理论被推广用于湿热环境的情况, 相应的奇异摄动法用于确定层合圆柱薄壳的屈曲荷载和后屈曲平衡路径 ·　分析中同时计及壳体 非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响 ·　数值算例给出完善和非完善正交铺设层合圆柱薄壳 在不同湿热环境中的后屈曲行为 ·　讨论了温度和湿度,纤维体积比率 ,壳体几何参数 ,铺层数 ,铺 层方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响 ·　 关 　键 　词 : 　结构稳定性 ; 　后屈曲 ; 　湿热环境 ; 　层合圆柱壳 ; 　壳体屈曲的边界层理论 ; 　 奇异摄动法 中图分类号: 　O343 　　　文献标识码 : 　A 引　　言 纤维增强复合材料壳结构已广泛用于航空 ,造船 ,汽车及其他工业部门 ·　在结构的服役期 间 ,温度和湿度的变化会减小材料的弹性模量 , 降低材料的强度·　因此,需要仔细评估湿热环 境对结构的不利影响 ·　 采用经典层合壳理论讨论复合材料层合圆柱薄壳在机械荷载、热荷载或复合荷载共同作 用下后屈曲行为的论文已有许多 ,如文献[1～6 ] ·　在所有这些研究中材料性能都假定与温度 变化无关 ·　另一方面,讨论湿热环境对复合材料层合平板和柱形曲板屈曲荷载的影响的论文 相当有限[7～11 ] ,并仅限于讨论完善结构 ·　事实上,在许多情况下壳体承受高水平压应力其荷 载- 挠度关系是非线性的 ,且此类壳结构不可避免地存在初始几何缺陷 ·　据作者所知, 尚无公 开发表的文献讨论过复合材料层合圆柱壳在湿热环境中的后屈曲行为 ·　 在本文研究中 ,假定温度和温度的分布是均匀的 ,温度和湿度的变化假定与时间和位置无 关 ·　壳体材料性能假定是温度和湿度的函数·　材料热膨胀和吸湿膨胀系数由细观复合材料力 ( [12 ]) 学给出 参见 Tsai 和 Hahn ·　就宏观而言,壳体控制方程基于经典层合壳理论 ,并包括湿热 收稿日期 : 　1999-09-11 ; 修订日期 : 　2000-08-29 ( ) 基金项目 : 　国家自然科学基金资助项目 ( ) 作者简介 : 　沈惠申 1947 — ,浙江人 ,男 ,教授 ,博士 ,博导. 228 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 沈 　　　惠 　　　申