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基于三维弹性理论的任意铺层FRP管热变形及残余应力计算方法

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为了解决纤维增强树脂复合材料(FRP)圆管在工程中热变形和热残余应力的问题,提出了一种针对任意铺层FRP圆管等效热膨胀系数和热残余应力的计算方法,该方法是综合考虑了层合效应、各向异性材料三维本构关系的三维弹性理论.通过与本文试验和ANSYS数值模型的多组数据进行对比分析,验证了理论的正确性.并以此理论模型为基础,首先对多种铺层FRP圆管等效热膨胀系数进行研究,其次结合Hashin失效准则的强度比方程,对由热残余应力引起FRP圆管强度失效进行分析.结果表明:FRP圆管铺层角度对等效热膨胀系数的影响在热缩阶段、热胀阶段表现不同,且存在等效热膨胀系数为0的铺层方式;径厚比仅对等效径向热膨胀系数影响较大,对等效轴向热膨胀系数无影响;温差大小及温差方向影响FRP圆管的破坏模式及破坏位置,热残余应力引起的FRP圆管的强度破坏均为基体破坏.
Calculation method of thermal deformation and residual stress of arbitrarily laminated FRP tube based on three-dimensional elastic theory

张恒铭、李峰

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陆军工程大学 野战工程学院,南京 210007

三维弹性理论 热残余应力 等效热膨胀系数 Hashin失效准则 破坏模式 强度比方程

国家自然科学基金国家重点研发计划

517786202017YFC0703008

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20211222.002

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(12)
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