折线型截面复合材料层合梁弯曲性能预测与分析

摘要

基于各向异性复合材料层合板弹性理论,研究空间折线型复合材料层合梁弯曲性能计算方法.首先推导了考虑铺层设计的翼缘板和腹板在局部坐标系下的刚度矩阵和本构关系,然后通过平行移轴原理建立折线型复合材料层合梁的整体抗弯刚度理论计算公式,在此基础上求出结构在竖向荷载作用下的挠度值.有限元与理论值对比表明本文的理论计算公式有较好的精度.此外,还分析了翼缘与腹板水平夹角及纤维纵横向铺层比对层合梁挠度的影响.结果表明:结构的挠度随夹角的增大而减小,且夹角越大理论值与有限元值越接近,而纤维纵横向铺层比的变化对结构挠度影响几乎可以忽略.该弯曲预测方法可用于计算Z型、槽型、工字型等空间折线型截面复合材料层合梁刚度和位移.