华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (7): 1-.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.240353
• 土木建筑工程 •
吴耀鹏 杨泉 刘莹
西安建筑科技大学 土木工程学院, 陕西 西安 710055
WU Yaopeng YANG Quan LIU Ying
School of Civil Engineering, Xi’an University of Architecture and Technology,Xi’an 710055, Shaanxi,China
摘要:
建立含热膨胀系数和湿膨胀系数的复合材料薄柱壳理论模型,推导复杂环境下薄柱壳应变能的解析表达式。基于最小势能原理,研究环境参数对T700/Epoxy、T300/5028 Graphite-Epoxy和AS7/M21碳纤维/环氧树脂基复合材料柱壳应变能、扭曲率和第二稳态主曲率的影响。建立柱壳结构的有限元模型,数值模拟柱壳的双稳态变形过程,并将数值结果与理论结果进行对比分析。结果表明,T700/Epoxy、AS7/M21在20°C~120°C以及0%~1%湿度范围内柱壳的扭曲率相对稳定,最大应变能分别减少32.7%和9.1%;T300/5028 Graphite-Epoxy柱壳的应变能增量高达914.6%,表明高温、高湿对结构的双稳态性能影响显著。通过定量分析不同温湿条件下复合材料的力学性能,可为双稳态结构的材料选择及应用环境优化提供科学依据,有助于提升结构设计的可靠性和耐久性。