濕條件下竹-木復合材料力學性能研究與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本文所研究的竹／木復合層合板是一種新型結(jié)構(gòu)板，它由竹簾單板和楊木單板交替層疊，經(jīng)一定的熱壓工藝制作而成。本文圍繞層合板在濕環(huán)境下的彎曲和強度問題進行了深入、全面地研究和分析。 首先，通過采用以往研究中得出的數(shù)據(jù)，確定了竹簾單板和楊木單板的相關(guān)彈性常數(shù)和濕膨脹系數(shù)。 其次，在分析了竹／木復合層合板結(jié)構(gòu)特點和工況的基礎(chǔ)上，分別建立了在濕環(huán)境下的力學計算模型。運用最小勢能原理導出了考慮濕效應(yīng)后竹／木復合層合梁彎曲問題的經(jīng)典理論

2、、一階剪切變形理論下的應(yīng)力、撓度和彈性模量的具體表達式?？紤]濕效應(yīng)后推導出的公式與未考慮之前的公式相比較：撓曲線方程和正應(yīng)力方程中均多了項由濕效應(yīng)引起的變形，而剪應(yīng)力無變化，這是因為單層板吸濕后發(fā)生膨脹變形，只有線應(yīng)變而無剪應(yīng)變，因而剪應(yīng)力沒有發(fā)生變化。 然后基于MATLAB，編制了竹木復合層合板的力學性能預(yù)報的可視化系統(tǒng)。 在理論分析基礎(chǔ)上，本文運用有限單元法對竹／木復合層合板的彎曲問題進行了分析計算。分析計算主要是基

3、于大型通用有限元分析軟件ANSYS上的。同時，對Mindlin板單元以及ANSYS系統(tǒng)中的優(yōu)化模塊、層單元進行了簡要的介紹。 分析結(jié)果表明，當考慮濕環(huán)境后，層合板的彈性模量值明顯變小了，在相同載荷作用下，變形(即位移)增大，應(yīng)力也增大，充分說明了濕效應(yīng)不僅會產(chǎn)生濕變形與應(yīng)力，同時還會改變材料本身的剛度和強度等性能。有限單元法用于分析竹／木復合材料的結(jié)構(gòu)力學性能具有相當精度，并且可以與其它方法互相驗證。但其精度不但取決于力學計算模