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本文所研究的竹/木复合层合板是一种新型结构板,它由竹帘和杨木单板交替层叠,经一定的热压工艺制作而成。本文围绕它的弯曲问题进行了深入、全面地研究和分析。 首先,通过各种测试手段,测定竹帘和杨木单板的相关弹性常数。 其次,在分析了竹/木复合层合板结构特点和工况的基础上,分别建立了相应的力学计算模型。运用最小势能原理导出了竹/木复合层合梁弯曲问题的经典理论、一阶剪切变形理论下的应力、挠度和弹性模量的具体表达式。然后基于VB,编制了竹/木复合层合板的力学性能预报的可视化系统。 在理论分析基础上,本文运用有限单元法对竹/木复合层合板的弯曲问题进行了分析计算。分析计算主要是基于大型商用有限元分析软件ANSYS进行。同时,对Mindlin板单元以及ANSYS系统中的优化箱、层单元进行了简要的介绍。 结果表明,当跨高比较小时,横向剪切效应对弯曲变形有显著的影响,各种理论所得结果相差较大,但当跨高比增大时,横向剪切效应明显减弱,各种理论值和数值计算结果趋于接近。但是对于强度问题,经典理论和一阶剪切变形理论下的正应力分布是一致的,有限单元法的计算结果和两种理论下的误差很小。 再次,通过实验的方法测定了偶数层(8层)和奇数层(9层)两种类型的竹/木复合层合板在不同跨高比情况下的纵、横向的弹性模量,然后和理论结果进行比较,结果表明,当跨高比较大时,理论解和实验结果有较好的吻合度,当跨高比较小时,误差较大。 最后,本文运用ANSYS的优化箱对竹/木复合层合板的结构进行优化设计。结果表明,通过增加杨木单板或降低竹帘的厚度可以达到减少板的质量。