江彬彬，王志瑾

(南京航空航天大学 飞行器先进设计技术国防重点实验室，江苏 南京 210016)

0 引言

随着结构设计水平的提高和材料工艺的完善，飞机结构上复合材料的应用不断扩大，逐步出现了厚复合材料层合结构[1-2]。如某直升机主旋翼翼梁由60层石墨/环氧材料铺成[3]，F-22机翼采用自动铺带技术，蒙皮最厚处达到14.2 mm，水平尾翼转轴最厚处铺层数达450层以上[4]。

为了减少有限元分析模型的规模，一般采用三维弹性常数等效理论分析厚复合材料层合结构[5]。Chou等[6]假设材料面外应力和面内应变连续，用控制体积法推导出由不同铺设方向单层组成的层合板的等效性能。Sun等[7]基于子层概念，针对均衡铺层的复合材料结构，提出了三维等效弹性常数理论。张剑等[8]根据三维等效弹性常数理论，分析了复合材料大层数矩形厚截面层压杆的扭转问题，给出了剪应力在横截面内的分布规律。

目前，对于三维等效弹性常数理论中子层对计算精度的影响、层间应力的计算等还没有深入研究。本文基于三维等效弹性常数理论[7]，通过厚复合材料悬臂梁算例，研究了子层厚度比和位移计算精度及计算效率的关系，通过三点弯曲厚复合材料层合板算例，研究了等效模型计算层间应力。

1 三维等效弹性常数理论

为了避免由固化应力引起结构翘曲，厚复合材料层合板通常由子层循环铺设而成，子层采用均衡且对称的形式，子层内宏观应力和宏观应变视为常值：

(1)

(2)

μk=tk/h

(3)

假……