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當前，復合材料在軍機結構上的廣泛應用已是一種體現(xiàn)飛機先進性的重要標志，并且，大型民用飛機也在積極地將復合材料應用于主承力結構上。因此，針對復合材料結構開展的理論和應用研究越來越受到各國飛機設計部門的高度重視。實際上，復合材料在軍機上的應用已從翼面結構向機身結構的方向發(fā)展，且主要采用了加筋層合板殼的結構形式。由于這類結構的主要失效是由喪失穩(wěn)定性引起的，故為保證其使用的安全性，在飛機結構設計時必須對復合材料加筋板殼結構的穩(wěn)定性進行分析。對于大型民用飛機而言，其中機身的上壁板一般采用薄壁雙向復合材料加筋結構，其極限承載能力設計主要包括強度和穩(wěn)定性兩個方面。然而，對于薄殼結構，在一定程度上，穩(wěn)定性設計又要比強度設計更為關鍵些。
近年來，雖然國內在復合材料結構穩(wěn)定性分析方面取得了一定的進展，且編制了一些計算程序，如COMPOSS6，但對雙曲度機身復合材料加筋板殼的工程應用和理論研究還有許多工作需要開展。近年來，基于穩(wěn)定性理論，并綜合近十幾年來復合材料任意加筋板殼有限單元和復合材料層合板殼及失效理論等方面的成果，開發(fā)了機身復合材料加筋板殼結構的穩(wěn)定性及有限元分析程序系統(tǒng)(CSSAP)。通過一些算例與相關文獻結果的對比，表明本程序系統(tǒng)能夠滿足工程上分析精度的要求。同時，通過對實際機身一個典型復合材料加筋板殼的計算，表明本程序系統(tǒng)也能用于復雜工程結構的分析。
為滿足飛機設計人員在實際工程中面對復合材料復雜加筋板殼時的需求，即：①在初始設計階段，尋找一種簡單易行的有限元單元，為飛機的打樣設計提供技術支持；②在詳細設計階段，需要適當?shù)姆治鲇嬎惴椒皩獙嶋H結構材料體系的強度判據(jù)和失穩(wěn)判據(jù)，預估出結構在受載時的逐層破壞載荷和失穩(wěn)載荷，為飛機結構設計提供技術支持；③運用穩(wěn)定性和強度理論及有效分析手段(有限元或開發(fā)專用程序)研究并設計合理的結構形式從而最大限度地抵抗失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生(同時要保證強度要求)。CSSAP正是要為加筋復合材料整體板殼在飛機主承力構件上的應用提供技術儲備，并從穩(wěn)定性和強度兩個指標入手，為確定復合材料整體板殼的結構形式和結構承載能力提供設計分析手段。
CSSAP可進行復合材料(加筋)板殼的線性穩(wěn)定性和強度分析，判斷經(jīng)典線性屈曲載荷存在與否，并在考慮強度的條件下，給出其漸近求解過程。還可進行復合材料(加筋)板殼的非線性穩(wěn)定性和強度分析，給出大變形下每一個增量步上各單元的變形和應力情況，結合層內、層間失效和剛度衰減判斷結構是否破壞。
CSSAP具有如下特點：①與飛機工程實際結合密切。在系統(tǒng)中，無論是有限單元的選擇還是結構失效判據(jù)的選取，都考慮了實際大型復雜結構可能的形狀、邊界條件、精度要求以及實際的復合材料體系。②可對經(jīng)典線性屈曲載荷進行判斷及求解。③可預測層間失效。以往的分析程序系統(tǒng)一般只能預測加載情況下層內的失效。但是，復合材料結構層間才是最薄弱的部位，層間分析是不可忽略的。CSSAP將復合材料板殼的每一層都看做處于三維受力狀態(tài)，可求出層內、層間的應力，可同時預測層內和層間的失效。④可處理加筋的情況。在常見的理論和算例分析中，復合材料加筋板殼的結構形式如圖所示，其中的筋是薄的矩形筋，且筋的鋪層面與板殼的鋪層面基本上平行，但工程實際中是無法鋪出這種結構加筋的。
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