纤维缠绕圆柱壳前屈曲变形分析

　　由缠绕增强纤维所构成的薄壳结构在实际工程中已获得广泛的应用。在复合材料壳体中,除了弯曲效应之外,还有耦合效应,由这些效应所产生的前屈曲变形可能减少壳体的稳定性,也可能增加其稳定性。在这里,采用扁壳模型,弯曲变形与薄膜变形耦合的等效本构方程,考虑了轴压、侧压或流体压力等载荷情况,同时考虑了简支和固支边界条件,形成了纤维编绕圆柱壳前屈曲变形理论,并和文献[1]中用有限元法获得的数值解进行了对比。结果表明本文的公式是合理的,方法是有效的。

　　4　前屈曲变形

　　壳体在端部受均匀轴压、侧压或流体压力情况下,屈曲前的变形位移可表示为:

　　5　计算例题

　　5.1　几何参数

　　中面半径: R =992.9 mm;

　　纵向纤维缠绕层数: nl =30;

　　环向纤维缠绕层数: nh =48;

　　纵向纤维缠绕层总厚度: tα=5.8 mm;

　　环向纤维缠绕层总厚度:tθ=8.4 mm。

　　5.3　纤维铺层信息

　　编计算程序时设置如下信息码(78层)环向缠绕层1;纵向缠绕层正铺设2;纵向缠绕层反铺设3;则纤维铺层信息为: (计最外层为第一层)

　　计算结果表明作者推导的公式是合理的,方法是有效的。

　　参考文献:

　　[1]　TSAI J,FELDMENA,STANY D A. Designing for Stiffness andBuckling in Filament-Wound Structures [R]. NASA CR-2661978.

　　[2]　周承倜,周建平·复合材料圆柱壳的非线性稳定性分析[J].复合材料学报,1985,2(1):1-14.

　　[3]　杨佑发.纤维缠绕圆柱壳轴压稳定性[J].工程力学,1997,14(1): 115-122.

　　杨佑发,许绍乾

　　(重庆大学土木工程学院,重庆　400044)