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复合材料是一大类新型材料,广泛应用于军用产品和民用产品中。工程实际中复合材料可以制造出高效的构件。其中具有不同的纤维取向、材料属性的层合板,在一定条件下拥有良好的性能。传统设计中考虑整个层合板的属性是恒定的。在许多应用中,传统的设计方法可以产生相当令人满意的结果。然而,随着现代科学技术发展及对产品性能的要求愈来愈高,需要调整复合材料的设计方法,从而使得到的结构性能更优于当前的状态(例如质量更轻、降低成本、更好的热性能等)。由此产生了变刚度复合材料层合板的理念,并且已广泛应用于复合材料结构的设计之中。 目前有许多种不同的方法来设计纤维曲线铺放变刚度层合板,并研究其力学性能,而这些方法的最终目的都是利用纤维方向的不断变化来提高复合材料层合板的结构性能。本文采用Gürdal和Olmedo提出的纤维方向角沿着几何坐标轴线性变化的参考路径,设计并分析研究变刚度复合材料矩形板的力学性能。 本文首先分析了纤维曲线铺放的复合材料层刚度变化铺放方法;其次,应用有限元软件建立了变刚度复合材料矩形层合板模型,计算了变刚度层合板在不同边界和载荷条件下的力学性能;第三,对变刚度层合板结构的屈曲进行计算分析,并与传统的直线铺放层合板结果进行了对比,给出二者的异同;最后,分析了影响变刚度层合板临界屈曲的相关因素。