步鹏飞,任辉启,阮文俊

(1.南京理工大学 能源与动力工程学院,江苏 南京 210094;2.中国人民解放军军事科学院 国防工程研究院,北京 100850)

为满足兵器装备轻量化设计要求,复合材料在兵器领域的应用越来越广[1]。而兵器装备使用环境的多样性以及极端条件,对其力学性能提出了更高的要求。设计人员需要不断调整纤维材料类型、基体材料类型以及纤维铺层角等设计参量,得到符合要求的复合材料。掌握各设计参量对复合材料力学性能的影响规律,将会给复合材料的设计带来极大的方便。对于复合材料的研究,国内外学者通常将其等效为均匀的各向异性材料,采用等效刚度来描述复合材料的宏观力学表现[2]。Roy[3]给出了对称正交各向异性层叠复合材料三维等效模量的计算方法。徐光磊等[4]在层压板理论的基础上,提出了考虑纤维混杂影响的理论模型,提高了对多纤维复合材料筒等效刚度的预测精度。尹冬梅等[5]采用三维等效刚度计算模型,分析了铺层角对轨道炮身管抗弯刚度的影响,验证了模型的准确性。Shadmehri等[6]采用复合材料管等效刚度的三维层合板理论,对4种不同铺层方式的试件进行了实验分析和理论预测,结果均表现出较好的一致性。此外纤维铺设角度对复合材料的力学性能有着重要影响[7-10]。杨志文等[11]通过不同铺层方式下的螺旋桨桨叶的仿真,总结了叶片强度随铺层顺序及纤维角度的变化趋势。Tao等[12]对不同铺层角度的复合材料层合板的层间断裂行为和韧性进行了实验研究,得出临界应变能释放率随铺层角度的增大而减小。……