李谨，唐国金(国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073)

拉伸-剪切耦合层合板优化设计及其应用*

李谨，唐国金
(国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073)

针对标准铺层拉伸-剪切耦合层合板耦合效应弱的缺点，提出利用优化法的自由铺层拉伸-剪切耦合层合板的设计方法。推导了只具有拉伸-剪切耦合效应的层合板应满足的条件。优化得到了7～14层的自由铺层拉伸-剪切耦合对称层合板。对比分析了自由与标准铺层拉伸-剪切耦合层合板的屈曲强度与稳定性。采用自由铺层拉伸-剪切耦合层合板设计了拉伸-扭转耦合结构。研究表明:自由铺层的拉伸-剪切耦合层合板的屈曲强度以及稳定性要显著弱于标准铺层层合板，但具有更强的耦合效应；随着层数的增加，自由铺层的拉伸-剪切耦合层合板的最大耦合效应逐渐减小。

拉伸-剪切耦合效应；层合板；优化设计；屈曲强度；拉伸-扭转耦合

图1 拉伸-剪切耦合效应Fig.1 Extension-shear coupling

利用复合材料层合板(以下简称层合板)的耦合效应可以设计多种类型的耦合结构［1-4］。其中，具有拉伸-剪切耦合效应的层合板(如图1所示)被广泛用于各种拉伸-扭转、弯曲-扭转耦合结构的设计。Nixon［5］采用具有拉伸-剪切耦合效应的对称均衡层合板，设计了具有拉伸-扭转耦合效应的倾转旋翼机桨叶；然而这种对称均衡层合板不仅具有拉伸-剪切耦合效应，还具有显著的弯曲-扭转耦合效应，弯曲-扭转耦合效应不但会显著降低层合板的屈曲强度［6］，还会使结构的耦合行为变得复杂。……