積層複合構造物の弾塑性有限変位挙動に関する基礎的研究

层合复合材料结构弹塑性有限位移行为基础研究

• 批准号: 07750565
• 负责人: 森田 千尋
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750565/
• 关键词: 積層複合材料; 偏平シェル; 弾塑性有限変位挙動; 耐荷力

軽量性,高比強度,高比剛性を持つ繊維強化複合材料(FRP)は,構造軽量化、耐衝撃性や耐腐食性の重要な航空・宇宙産業,自動車産業,船舶・海洋産業を中心に広い分野で使用され,最近では高耐久性にも注目して,土木・建築材料としても期待されている。本研究ではこのような積層複合構造の基礎的な研究として,積層板および積層偏平シェルの非線形挙動特性に関する研究を行った。1)まず,等方性偏平シェルの非線形問題に関して,基礎微分方程式に基づいて直接的,効率的かつ信頼性の高い解析手法を開発し,飛び移り座屈および分岐座屈挙動について考察した。その結果,楕円放物面の曲面形状において飛び移り座屈現象が多くみられ,周辺の拘束条件により座屈荷重は大きく変化してくることを明確にした。さらに、終局限界においては塑性膜状態になることを,有限要素法による解析と併せて確認した。2)つづいて,等方性偏平シェルの力学的特性を調べるために,載荷装置を作製し,載荷実験を実施した。しかしながら,曲面形状ゆえの載荷方法の難しさ,あるいは初期不整の影響により,耐荷力は弾塑性有限変位解析結果よりも著しい低下となり,満足した結果が得られなかった。今後,載荷方法の改善,初期不整の実態調査などが必要である。3)さらに,本解析手法を一次せん断変形理論に基づく積層複合構造の有限変異問題に拡張し,線形問題の場合よりもせん断変形の影響は顕著に現われることを明らかにした。また,非線形挙動は積層数や積層順序よりも弾性係数比や配向角などに大きく影響され,大幅な座屈荷重の低下がみられた。今回用いた諸元における座屈荷重は破壊強度以下であり,破壊パターンとしては層間剥離などによる破壊現象であること考えられるため,これらの破壊メカニズムおよび基礎理論の調査を行った。

具有轻巧，高特异性和高特异性刚度的纤维增强复合材料（FRP）在广泛的田地中使用，主要是在航空和太空行业，汽车行业，海洋和海洋工业中，其中结构性降低，降低，影响抗性和腐蚀性很重要。最近，预计它们将用作土木工程和建筑材料，重点是高耐用性。在这项研究中，我们对这种层压复合结构进行了基本研究，并研究了层压板和层压平壳的非线性行为特征。 1）首先，我们基于各向同性扁平壳的非线性问题的基本微分方程开发了一种直接，高效和可靠的分析方法，并检查了跳跃屈曲和分支屈曲行为。结果，很明显，跳跃和屈曲现象以椭圆抛物线的弯曲形状发生，并且由于周围的约束条件，屈曲载荷发生了巨大变化。此外，通过有限元方法证实了塑料膜状态处于最终极限。 2）接下来，为了研究各向同性平壳的机械性能，制造了装载装置，并进行了加载实验。但是，由于由于弯曲表面形状和初始不规则性的影响而引起的加载方法的难度，承重力显着低于弹性塑料有限位移分析的负载力，并且未获得令人满意的结果。将来，将有必要改善加载方法和调查对初始不一致的实际情况。 3）此外，我们将分析方法扩展到基于原发性剪切变形理论的层压复合结构的有限突变问题，并揭示了剪切变形的效果似乎比线性问题的情况更为明显。此外，非线性行为受到弹性模量比和方向角的显着影响，而不是堆叠层的数量和堆叠顺序，并且屈曲载荷显着下降。这次使用的规格中的屈曲载荷低于断裂强度，而断裂模式可能是由分层等引起的断裂现象，因此我们研究了这些断裂机制和基本理论。