摘要
薄壁圆柱壳作为典型的薄壁结构，凭借其优异的材料经济性和较强的承载能力而广泛应用于工程实际。为了防止薄壁结构主要发生的失稳破坏，抗屈曲性能更好的格栅加筋圆柱壳结构得到了更多应用。石墨烯薄片(GPLs)作为一种新兴的石墨烯衍生物具有高刚度、高强度以及优异的导电导热性，以其作为增强体能够显著提升所制备复合材料的力学性能。考虑到薄壁圆柱壳通常需要同时承受轴压和侧压（或静水压力），对石墨烯增强复合材料圆柱壳在组合载荷作用下后屈曲行为的分析可为实际工程应用提供借鉴与指导,具有重要的意义和价值。 本文基于统一壳体理论对功能梯度石墨烯增强多孔复合材料圆柱壳及格栅加筋圆柱壳在轴压和静水压力耦合作用下的后屈曲行为进行了详尽的研究。统一壳体理论结合了高阶剪切变形理论和经典薄壳理论，因此同时适用于薄壳和中等厚度圆柱壳。为提高后屈曲计算精度，在求解步骤中针对两端固支的边界条件构造了合理的等价条件并对正对称、反对称屈曲模态作了区分。本论文的主要工作包括： 1.在统一壳体理论的基础上建立圆柱壳控制方程。利用一种结合了直接解析法和伽辽金法的半解析法对方程进行求解。利用Halpin-Tsai微观力学模型描述了石墨烯增强多孔复合材料，从而简便的得到其在不同石墨烯片、孔隙分布类型下的等效力学特性。根据与现有文献圆柱壳后屈曲结果的对比，验证了解法的精确性。 2.对石墨烯增强多孔复合材料圆柱壳进行了后屈曲分析。研究了壳体几何参数、材料参数和载荷条件对后屈曲行为和削减因子(KDF)的影响。发现经典薄壳理论与高阶剪切变形理论的结果在壳体较厚较长时出现明显差异，而圆柱壳结构削减因子随壳体厚度变化的趋势会因内外压载荷的影响发生明显转变。 3.对具有不同格栅加筋形式的石墨烯增强多孔复合材料圆柱壳进行了后屈曲分析。利用叠加原理和均匀化方法，简便的得到圆柱壳等效总体刚度矩阵，并忽略面内位移边界条件进行求解。数值算例的结果发现四种基本格栅类型中正交等格栅加筋方式能更好的提升圆柱壳结构的后屈曲承载性能；环向筋条的数量和横截面性质对格栅加筋圆柱壳在外压为主导的载荷下的后屈曲性能起主要作用。
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