开孔复合材料船舶结构的力学性能研究

摘要整理

复合材料作为先进结构与功能材料，在海军和民用领域的应用日益广泛。船体结构中存在多种开孔结构，开孔破坏了复合材料结构的连续性，直接影响结构的强度和稳定性。因此研究开孔复合材料船舶结构的力学性能对保证船舶安全具有重要意义。基于数值模拟方法，研究了典型开孔复合材料船舶结构的力学性能，分析了开孔复合材料结构的临界屈曲载荷、屈曲模态、屈曲后行为、极限承载能力和应力集中现象。采用Hashin失效准则和完全卸载失效模型分析了不同开孔复合材料结构的非线性屈曲行为。研究结果表明：矩形、菱形、椭圆形和圆形等典型开孔复合材料结构的极限承载能力是其临界屈曲载荷的2倍以上，证明开孔复合材料结构在初始屈曲后仍具有一定的承载能力。与相同规模无开孔结构相比，临界屈曲载荷和极限承载能力分别降低约10%和50%。通过参数化研究估计了各种开孔形状和铺层厚度对复合材料船舶结构力学性能的影响，为复合材料船舶的设计优化和性能评估提供了有效参考。

相关论文