考虑吸湿和湿热老化的初始几何缺陷天然纤维增强复合材料圆柱壳的非线性稳定性

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本文研究了含初始几何缺陷的天然纤维增强复合材料圆柱壳的非线性稳定性。采用高阶剪切变形理论建立了非线性控制方程，通过Galerkin方法获得了不同缺陷幅值下的载荷-边界缩短曲线。通过数值算例验证了所提方法的准确性，并系统研究了初始几何缺陷、吸湿和湿热老化对天然纤维增强复合材料圆柱壳屈曲后行为的影响规律。研究表明，初始几何缺陷会显著降低圆柱壳的临界屈曲载荷，且缺陷幅值越大，屈曲载荷下降越明显。吸湿作用导致复合材料基体膨胀，改变了纤维与基体的界面应力状态，进而影响壳体的整体刚度和承载能力。湿热老化过程中，复合材料的基体性能劣化，纤维-基体界面粘结强度下降，使得壳体的屈曲临界载荷进一步降低。综合考虑几何缺陷、吸湿和湿热老化三者的耦合作用，天然纤维增强复合材料圆柱壳的承载能力显著下降。研究结果对天然纤维复合材料结构的设计和工程应用具有重要的参考价值。

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