纤维缠绕复合才料圆柱网格结构极限轴压载荷的理论分析

       为获得高承载效率的网格结构，从纤维缠绕复合材料网格结构可能存在的整体屈曲和局部屈曲两种失稳形态出发，推导了用于计算网格结构整体屈曲载荷和局部屈曲载荷的公式，编写了用于计算屈曲载荷的基于MA TL AB语言的用户程序，并对480mm网格结构INSTRON1346材料疲劳强度试验机进行了轴压实验。将计算结果与实验结果进行了对比，结果表明：采用整体屈曲法和局部屈曲法能够较好地预测网格结构的极限轴压及其失稳模式。

       航空、航天领域对材料的结构和质量有特殊的要求，在保证结构可靠性的同时，希望其质量越小越好。C／E（碳纤维／环氧树脂）复合材料网格结构是一种先进的结构形式，与传统的金属结构相比，网格结构的质量可以大幅度减小，制造费用可减少20 %～30%。采用网格结构的探空火箭有效载荷整流罩与目前应用的铝质整流罩相比，质量减小了60%[1]。复合材料网格结构通常用于薄壁圆柱或圆锥壳体上，一般由与壳体轴线成一定夹角的纵向筋和环向筋组成。

       影响网格结构承载效率的设计参数主要包括纵筋的数目、环筋的数目、缠绕角度以及筋截面的高宽比等。在复合材料网格结构的设计过程中，由于设计参数众多，无法通过经验预测网格结构的承载能力，这就需要在设计方法上寻找突破点，通过合理选择设计方法提前预知复合材料网格结构的承载效率。目前，国内外通用的设计方法主要有解析法、有限元法和等效刚度法。本文通过解析法和等效刚度法对复合材料网格结构极限轴压进行了预测，并与实验结果进行了对比。结果表明：采用整体屈曲法和局部屈曲法能够较好地预测复合材料网格结构的极限轴压及其失稳模式。

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