胶接技术借助胶粘剂将结构连接成一个不可拆卸的整体,已被广泛应用于树脂基复合材料的连接,针对在静态拉伸载荷作用下的复合材料件单搭接胶接结构进行可靠性分析。首先对复合材料层合板和胶粘剂分别进行应力分析,通过Tsai-Hill失效准则确定单层板状态得到层合板各单元抗力,并根据胶粘层的应力分布规律得到胶层单元抗力。然后对整体结构进行失效分析,把胶接结构视为各单元因载荷相关的串联系统,通过各单元抗力的最小值与载荷的差是否大于零判定系统是否可靠。最后利用Monte-Carlo法计算得到胶接结构系统可靠度。该方法为复合材料胶接结构的广泛应用奠定了理论基础。

为了研究复合材料层合板结构在亚音速气流作用下的气动弹性稳定性,基于线性势流理论建立适用于三维复合材料层合板结构的亚音速气动力模型,采用经典层合板理论,根据Hamilton变分原理,建立亚音速下三维复合材料层合板的运动方程.采用假设模态法,将偏微分方程离散成常微分方程组,通过求解广义特征值问题分析其气动弹性特性.通过计算层合板结构在不同来流速度时的固有频率,得到层合板结构在亚音速气流作用下的临界失稳速度.研究表明:该亚音速气动力模型适用于三维薄板结构.在气流作用下,层合板结构刚度降低导致结构失稳.

由于复合材料层合板的横向剪切模量较低因此基于克希霍夫理论而计算的层合板特征问题及其灵敏度与实际情况相差较大。本文采用层合板的一阶剪切变形理论将纤维铺设角、材料参数和从中面到第K层板上表面的距离Z_k-1视为设计变量研究了对称层合板特征值和特征向量的灵敏度计算问题。

利用弹性非保守系统自激振动的拟固有频率变分原理,推导出复合材料矩形板受非保守随从力作用的变分方程,进而导出此问题的有限元基本方程及求解临界力和固有频率的特征方程.用载荷增量法计算了在多种边界条件下不同边长比的复合材料矩形板在面内受随从力作用的临界载荷,分析了不同角铺设方向及两种材料组合板的临界载荷.计算结果表明,边界条件对层合板的动力稳定性有较大影响,复合材料层合板的角铺设方向对临界载荷有较大影响.

本文研究—对边界为混合型约束时矩形层合薄板的振动特性问题。文中同时考虑中面荷载作用效应，给出了基于子域分解技术、单向DQ离散格式和Galerkin法的半解析算法，并通过算例讨论了混合边界构成、纤维铺设方式和面内荷载等对板振动特性的影响。

利用边界元法模拟智能结构的振动控制,推导出具有压电传感器及致动器的复合材料层合板的边界积分方程,应用负速度反馈控制律,研究了复合材料层合板智能结构主动振动控制问题.算例分析证明该方程的正确性.

基于von Karman非线性应变、Reddy三阶剪切锯齿理论和准稳态一阶活塞理论建立了强噪声载荷作用下含摩擦边界复合材料壁板的气动弹性非线性动力学有限元数值计算模型,采用高斯限带白噪声和宏观黏滑摩擦模型分别来描述噪声载荷和层合壁板边界的非光滑摩擦力特性,应用时域直接积分Newmark-β方法结合Newton-Raphson迭代法求解了声载荷和气动载荷联合作用下壁板的非线性振动响应,研究了声载荷和摩擦边界对壁板颤振特性的影响。结果表明,摩擦边界上的滑移运动可耗散层合壁板的振动能量,对壁板的振动响应产生抑制作用;在强噪声和气动载荷作用下,壁板的振动会呈现出由气动载荷主导下的极限环振动和强噪声载荷主导下近似服从正态分布的随机振动。

研发了一套基于二维激光扫描测试装置的复合材料层合板热振试验装置。利用PLC控制器、触摸屏、滑台型导轨、步进电机、激振器、功率放大器、激光测振仪、加热及温控装置、振动控制仪及数据采集分析装置等,建立了满足层合板高温测振需求的硬件系统。基于PLC梯形图语言编写了二维激光扫描测试装置的控制软件,并详细介绍了手动、自动控制模块对应的操作界面与测控优势。以HF10碳纤维/树脂基层合板试件为例,对该装置进行了研究。结果表明:该装置可显著提高热环境下层合板结构模态振型的测试效率,且有利于研究不同温度对结构振动特性的影响。研究发现热环境对层合板固有频率和阻尼性能有着复杂影响,且随着温度的不断升高,模态阻尼比呈现减速增大的趋势。