CN111539107A - 一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法 - Google Patents

一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法 Download PDF

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CN111539107A CN202010329162.5A CN202010329162A CN111539107A CN 111539107 A CN111539107 A CN 111539107A CN 202010329162 A CN202010329162 A CN 202010329162A CN 111539107 A CN111539107 A CN 111539107A
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Abstract

本发明提供一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法，包括：获取圆柱壳体蒙皮铺层、增强筋的几何参数和性能参数；根据几何参数和性能参数获得格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度、环向面内刚度、耦合面内刚度、面内剪切刚度、轴向弯曲刚度、环向弯曲刚度、扭转刚度；根据各等效刚度采用公式计算临界轴压载荷。该方法采用简单数值算法可快速对格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷进行预测，大大缩短产品设计周期。

Description

一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法
技术领域
本发明涉及复合材料临界轴压载荷预测方法，具体涉及一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法。
背景技术
格栅增强复合材料结构是由多层复合材料蒙皮铺层与由横向和纵向增强筋形成的格栅层叠形成的轻质超强韧材料，格栅增强的复合材料板与相同质量的复合材料板相比在轴压、弯曲和损伤容限等方面具有更高的优势，被广泛应用于航空航天、武器国防等领域。
在格栅增强复合材料产品设计时，需要对其进行力学性能预测，以获得产品的各方面临界载荷，并通过进一步调整其结构、性质等参数使产品符合具体应用要求。但格栅增强复合材料结构由于复合材料各向异性和成层性的特点，使其承载能力的分析预测十分困难，目前研究人员提出了均一化、代表元等简化方法，但这些方法仍需要借助有限元、边界元等数值方法完成其承载能力的预测分析工作。受计算效率和算法的限制，数值方法要么需要繁琐的模型处理工作以获得较为准确的结果，设计周期长，要么以较高的效率获得与实际相差较大的结果，无法快速获得精度较高的承载能力预测和参数间的相关性，因而限制了设计人员对网格增强结构的应用。
如图1所示，格栅增强复合材料圆柱壳体是由表面铺设的多层复合材料蒙皮铺层与蒙皮铺层内侧的圆柱格栅增强筋构成的结构，圆柱格栅增强筋由周期间隔排列的轴向增强筋和环向增强筋构成。圆柱筒体结构的产品在应用中常需承载轴压载荷，在设计格栅增强复合材料圆柱壳体时都需要对其临界轴压载荷进行预测，以保证产品可满足实际应用要求，因此，需要提供一种可更快速、高准确度的对格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷的预测方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法，基于材料性能和相关的几何尺寸，采用简单的数值算法即可实现格栅增强复合材料圆柱壳体的临界轴压载荷的估算，可大大缩短产品设计周期，利用该方法采用Excel，Matlab等数值工具便可快速获得影响结构承载能力的因素，有助于改进产品设计。
为了解决上述问题，本发明提供一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法，包括：
S1.获取所述格栅增强复合材料圆柱壳体的蒙皮铺层、轴向增强筋、环向增强筋的几何尺寸参数和材料性能参数；
S2.根据步骤S1中获得的几何尺寸参数和材料性能参数计算所述格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度、等效环向面内刚度、等效耦合面内刚度、等效面内剪切刚度、等效轴向弯曲刚度、等效环向弯曲刚度、等效扭转刚度；
S3.根据步骤S2中获得的各等效刚度采用如下公式计算临界轴压载荷：
Figure BDA0002464322750000021
其中，
Figure BDA0002464322750000022
Pcr为格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷；l为格栅增强复合材料圆柱壳体的高度；r为格栅增强复合材料圆柱壳体的内径；
Figure BDA0002464322750000023
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度；
Figure BDA0002464322750000024
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效环向面内刚度；
Figure BDA0002464322750000025
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效耦合面内刚度；
Figure BDA0002464322750000026
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效面内剪切刚度；
Figure BDA0002464322750000027
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向弯曲刚度；
Figure BDA0002464322750000028
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效环向弯曲刚度；
Figure BDA0002464322750000029
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效扭转刚度；m为结构失稳时的轴向半波数，m为自然数；β为与屈曲形状和几何尺寸相关的修正系数；
Figure BDA00024643227500000210
为与材料性能相关的修正系数。
优选地，步骤S2具体包括：
S21.根据步骤S1中获得的几何尺寸参数和材料性能参数获得每个蒙皮铺层的轴向弹性模量、环向弹性模量、剪切模量、轴向泊松比、环向泊松比；
S22.根据步骤S21中获得的每个蒙皮铺层的轴向弹性模量、环向弹性模量、剪切模量、轴向泊松比、环向泊松比和步骤S1中获得的几何尺寸参数和材料性能参数，获得所述格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度、等效环向面内刚度、等效耦合面内刚度、等效面内剪切刚度、等效轴向弯曲刚度、等效环向弯曲刚度、等效扭转刚度。
优选地，其中，
Figure BDA0002464322750000031
n为结构失稳时的环向半波数，n为自然数。
优选地，其中，
Figure BDA0002464322750000032
优选地，其中，
Figure BDA0002464322750000033
Figure BDA0002464322750000034
为蒙皮铺层的等效轴向面内刚度；
Figure BDA0002464322750000035
为轴向增强筋的等效轴向面内刚度；
Figure BDA0002464322750000036
为蒙皮铺层的等效环向面内刚度；
Figure BDA0002464322750000037
为环向增强筋的等效环向面内刚度。
优选地，
Figure BDA0002464322750000038
根据层合板理论进行计算：
Figure BDA0002464322750000039
Figure BDA00024643227500000310
Figure BDA0002464322750000041
Figure BDA0002464322750000042
其中，Ez为每层蒙皮铺层的轴向弹性模量；Eθ为每层蒙皮铺层的环向弹性模量；Gzθ为每层蒙皮铺层的剪切模量；μz为轴向泊松比；μθ为环向泊松比；tk为第k层蒙皮铺层的厚度；N为蒙皮铺层的总层数。
此外，
Figure BDA0002464322750000043
还可以通过材料力学中的坐标变换与叠加原理进行计算。
优选地，
Figure BDA0002464322750000044
根据均匀化理论进行计算：
Figure BDA0002464322750000045
其中，Ea为轴向增强筋的轴向弹性模量；Eh为环向增强筋的环向弹性模量；Aa为轴向增强筋的横截面积；Ah为环向增强筋的横截面积；b为环向增强筋的间距；d为轴向增强筋的间距。其中，轴向增强筋的横截面具体指与轴向增强筋的轴垂直的横截面，环向增强筋的横截面指与环向增强筋的环的轴平行的横截面。
优选地，其中，
Figure BDA0002464322750000046
Figure BDA0002464322750000047
为蒙皮铺层的等效轴向弯曲刚度；
Figure BDA0002464322750000048
为轴向增强筋的等效轴向弯曲刚度；
Figure BDA0002464322750000049
为蒙皮铺层的等效环向弯曲刚度；
Figure BDA00024643227500000410
为环向增强筋的等效环向弯曲刚度；
Figure BDA00024643227500000411
为蒙皮铺层的等效扭转刚度；
Figure BDA00024643227500000412
为增强筋的等效扭转刚度。
优选地，
Figure BDA00024643227500000413
根据层合板理论进行计算：
Figure BDA00024643227500000414
Figure BDA00024643227500000415
Figure BDA00024643227500000416
其中，Ez为每层蒙皮铺层的轴向弹性模量；Eθ为每层蒙皮铺层的环向弹性模量；Gzθ为每层蒙皮铺层的剪切模量；μz为轴向泊松比；μθ为环向泊松比；tk为第k层蒙皮铺层的厚度；N为蒙皮铺层的总层数；
Figure BDA0002464322750000051
为第k层蒙皮铺层到蒙皮铺层中性面的距离。
其中，
Figure BDA0002464322750000052
还可以通过材料力学中的坐标变换与叠加原理进行计算。
优选地，
Figure BDA0002464322750000053
根据均匀化理论进行计算：
Figure BDA0002464322750000054
Figure BDA0002464322750000055
Figure BDA0002464322750000056
其中，Ea为轴向增强筋的轴向弹性模量；Eh为环向增强筋的环向弹性模量；Aa为轴向增强筋的横截面积；Ah为环向增强筋的横截面积；b为环向增强筋的间距；d为轴向增强筋的间距；Ia为轴向增强筋的惯性矩；Ih为环向增强筋的惯性矩；Ja为轴向增强筋的扭矩；Jh为环向增强筋的扭矩；
Figure BDA0002464322750000057
为轴向增强筋的中性面到蒙皮铺层中性面的距离；
Figure BDA0002464322750000058
为环向增强筋的中性面到蒙皮铺层中性面的距离；Ga为轴向增强筋的剪切模量；Gh为环向增强筋的剪切模量。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法，基于材料性能和相关的几何尺寸，采用简单的数值算法即可实现复合材料格栅增强圆柱壳体承载能力的预测，借助Excel、Matlab等数值工具对上述方法编写程序，通过输入相关的数据可及时获得相应的临界载荷，大幅度缩短了计算时间，有利于缩短产品设计周期；该方法通过修正系数γ和β将结构的承载能力与材料性能和几何尺寸建立联系，实现承载能力的耦合计算，计算结果的准确度大大提高；利用该方法，采用Excel，Matlab等数值工具可快速获得影响结构轴压承载能力的因素，有助于改进产品设计。
附图说明
图1是格栅增强复合材料圆柱壳体的结构示意图；
图2是格栅增强复合材料圆柱壳体的局部结构图；
图中：1-轴向增强筋的横截面；2-环向增强筋的横截面。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例对采用碳纤维复合材料制备的直径800mm高度1000mm正交格栅增强复合材料圆柱壳体的临界轴压载荷进行快速预测，其中蒙皮铺层由15层单层0.2mm的碳纤维单向预浸布制备，铺层方案为(25/-25/60/-60/90)3，其增强格栅结构由碳纤维单向预浸带制备的10个轴向增强筋和5个环向增强筋组成，轴向增强筋和环向增强筋的横截面均为宽10mm、高15mm的矩形。
本实施例的一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法，包括：
S1.获取所述格栅增强复合材料圆柱壳体的蒙皮铺层、轴向增强筋、环向增强筋的几何尺寸参数和材料性能参数，该格栅增强复合材料圆柱壳体的几何尺寸参数如上所述，材料性能参数如下表1；
表1
名称 符号 数值 单位
纤维方向模量 E1 118 GPa
纤维横向模量 E2 10 GPa
面内剪切模量 G12 5 GPa
面内泊松比 V12 0.29 -
S2.根据步骤S1中获得的几何尺寸参数和材料性能参数获得每个蒙皮铺层的轴向弹性模量、环向弹性模量、剪切模量、轴向泊松比、环向泊松比，每个铺层的轴向弹性模量Ez、环向弹性模量Eh、剪切模量Gzθ以及环向泊松比μθ和轴向泊松比μz可根据复合材料力学计算得出，计算式如下，计算结果如表2；
Figure BDA0002464322750000071
Figure BDA0002464322750000072
Figure BDA0002464322750000073
Figure BDA0002464322750000074
Figure BDA0002464322750000075
式中
Figure BDA0002464322750000076
为蒙皮铺层的铺层角度；
表2
Figure BDA0002464322750000077
S22.根据步骤S21中获得的每个蒙皮铺层的轴向弹性模量、环向弹性模量、剪切模量、轴向泊松比、环向泊松比和步骤S1中获得的几何尺寸参数和材料性能参数，获得所述格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度
Figure BDA0002464322750000078
等效环向面内刚度
Figure BDA0002464322750000079
等效耦合面内刚度
Figure BDA00024643227500000710
等效面内剪切刚度
Figure BDA00024643227500000711
等效轴向弯曲刚度
Figure BDA00024643227500000712
等效环向弯曲刚度
Figure BDA00024643227500000713
等效扭转刚度
Figure BDA00024643227500000714
其中，
Figure BDA00024643227500000715
Figure BDA00024643227500000716
为蒙皮铺层的等效轴向面内刚度；
Figure BDA00024643227500000717
为轴向增强筋的等效轴向面内刚度；
Figure BDA00024643227500000718
为蒙皮铺层的等效环向面内刚度；
Figure BDA00024643227500000719
为环向增强筋的等效环向面内刚度。
其中，
Figure BDA00024643227500000720
根据层合板理论进行计算：
Figure BDA0002464322750000081
Figure BDA0002464322750000082
Figure BDA0002464322750000083
Figure BDA0002464322750000084
Ez为每层蒙皮铺层的轴向弹性模量；Eθ为每层蒙皮铺层的环向弹性模量；Gzθ为每层蒙皮铺层的剪切模量；μz为轴向泊松比；μθ为环向泊松比；tk为第k层蒙皮铺层的厚度；N为蒙皮铺层的总层数。
其中，
Figure BDA0002464322750000085
根据均匀化理论进行计算：
Figure BDA0002464322750000086
Ea为轴向增强筋的轴向弹性模量；Eh为环向增强筋的环向弹性模量；Aa为轴向增强筋的横截面积；Ah为环向增强筋的横截面积；b为环向增强筋的间距；d为轴向增强筋的间距，如图1、2所示；
根据直径800mm高度1000mm正交网格增强圆柱壳得制备信息：铺层数量15层，单层0.2mm，由横截面为宽10mm，高15mm的10个轴向筋和5个环向筋构成增强网格等信息，可得出轴向增强筋的横截面1的面积Aa为1500mm2，间距为251.3mm，环向增强筋的横截面2的面积Ah为450mm2，间距为250mm，结合上述计算公式可得各等效面内刚度如下表3：
表3
Figure BDA0002464322750000087
其中，
Figure BDA0002464322750000088
Figure BDA0002464322750000091
为蒙皮铺层的等效轴向弯曲刚度；
Figure BDA0002464322750000092
为轴向增强筋的等效轴向弯曲刚度；
Figure BDA0002464322750000093
为蒙皮铺层的等效环向弯曲刚度；
Figure BDA0002464322750000094
为环向增强筋的等效环向弯曲刚度；
Figure BDA0002464322750000095
为蒙皮铺层的等效扭转刚度；
Figure BDA0002464322750000096
为增强筋的等效扭转刚度。
其中，
Figure BDA0002464322750000097
根据层合板理论进行计算：
Figure BDA0002464322750000098
Figure BDA0002464322750000099
Figure BDA00024643227500000910
其中，Ez为每层蒙皮铺层的轴向弹性模量；Eθ为每层蒙皮铺层的环向弹性模量；Gzθ为每层蒙皮铺层的剪切模量；μz为轴向泊松比；μθ为环向泊松比；tk为第k层蒙皮铺层的厚度；N为蒙皮铺层的总层数；
Figure BDA00024643227500000911
为第k层蒙皮铺层到蒙皮铺层中性面的距离。
其中，
Figure BDA00024643227500000912
根据均匀化理论进行计算：
Figure BDA00024643227500000913
Figure BDA00024643227500000914
Figure BDA00024643227500000915
其中，Ea为轴向增强筋的轴向弹性模量；Eh为环向增强筋的环向弹性模量；Aa为轴向增强筋的横截面积；Ah为环向增强筋的横截面积；b为环向增强筋的间距；d为轴向增强筋的间距；Ia为轴向增强筋的惯性矩；Ih为环向增强筋的惯性矩；Ja为轴向增强筋的扭矩；Jh为环向增强筋的扭矩；
Figure BDA00024643227500000916
为轴向增强筋的中性面到蒙皮铺层中性面的距离；
Figure BDA00024643227500000917
为环向增强筋的中性面到蒙皮铺层中性面的距离；Ga为轴向增强筋的剪切模量；Gh为环向增强筋的剪切模量。如图2所示；
其中Ia和Ih分别为10*10*15^3/12mm3和3*10*15^3/12mm3，Ja和Jh分别为3*15*10^3*0.231mm3和10*15*10^3*0.231mm3。由上式计算各等效弯曲刚度如下表3：
表3
Figure BDA0002464322750000101
S3.根据步骤S2中获得的各等效刚度采用如下公式计算临界轴压载荷：
Figure BDA0002464322750000102
其中，
Figure BDA0002464322750000103
Figure BDA0002464322750000104
Figure BDA0002464322750000105
Pcr为格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷；l为格栅增强复合材料圆柱壳体的高度；r为格栅增强复合材料圆柱壳体的内径；
Figure BDA0002464322750000106
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度；
Figure BDA0002464322750000107
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效环向面内刚度；
Figure BDA0002464322750000108
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效耦合面内刚度；
Figure BDA0002464322750000109
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效面内剪切刚度；
Figure BDA00024643227500001010
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向弯曲刚度；
Figure BDA00024643227500001011
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效环向弯曲刚度；
Figure BDA00024643227500001012
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效扭转刚度；m为结构失稳时的轴向半波数；n为结构失稳时的环向半波数；β为与屈曲形状和几何尺寸相关的修正系数；
Figure BDA00024643227500001013
为与材料性能相关的修正系数。
采用本发明的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法计算结果与现有的有限元计算结果如下表4，需要说明的是，上述计算过程仅是为了使本发明的技术方案充分公开做的示例性的完整的计算步骤，实际计算时采用Excel或Matlab等数值工具编写上述计算过程，计算时只需通过输入相关数据即可快速获得格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷，计算时间小于1s，而有限元法计算临界轴压载荷则需要5min，本发明的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法采用简单的数值算法即可实现复合材料格栅增强圆柱壳体承载能力的估算，借助Excel，Matlab等工具可快速预测产品轴压载荷，利于缩短产品设计周期，且可通过Excel，Matlab等工具可快速获得影响结构承载能力的因素，有助于根据计算得到的临界轴压载荷结果改进或指导产品设计。
表4
Figure BDA0002464322750000111
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷快速预测方法，其特征在于，包括：
S1.获取所述格栅增强复合材料圆柱壳体的蒙皮铺层、轴向增强筋、环向增强筋的几何尺寸参数和材料性能参数；
S2.根据步骤S1中获得的几何尺寸参数和材料性能参数获得所述格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度、等效环向面内刚度、等效耦合面内刚度、等效面内剪切刚度、等效轴向弯曲刚度、等效环向弯曲刚度、等效扭转刚度；
S3.根据步骤S2中获得的各等效刚度采用如下公式计算临界轴压载荷：
Figure FDA0002464322740000011
其中，
Figure FDA0002464322740000012
Pcr为格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷；l为格栅增强复合材料圆柱壳体的高度；r为格栅增强复合材料圆柱壳体的内径；
Figure FDA0002464322740000013
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度；
Figure FDA0002464322740000014
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效环向面内刚度；
Figure FDA0002464322740000015
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效耦合面内刚度；
Figure FDA0002464322740000016
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效面内剪切刚度；
Figure FDA0002464322740000017
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向弯曲刚度；
Figure FDA0002464322740000018
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效环向弯曲刚度；
Figure FDA0002464322740000019
为格栅增强复合材料圆柱壳体的等效扭转刚度；m为结构失稳时的轴向半波数，m为自然数；β为与屈曲形状和几何尺寸相关的修正系数；
Figure FDA00024643227400000110
为与材料性能相关的修正系数。
2.根据权利要求1所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
S21.根据步骤S1中获得的几何尺寸参数和材料性能参数获得每个蒙皮铺层的轴向弹性模量、环向弹性模量、剪切模量、轴向泊松比、环向泊松比；
S22.根据步骤S21中获得的每个蒙皮铺层的轴向弹性模量、环向弹性模量、剪切模量、轴向泊松比、环向泊松比和步骤S1中获得的几何尺寸参数和材料性能参数，获得所述格栅增强复合材料圆柱壳体的等效轴向面内刚度、等效环向面内刚度、等效耦合面内刚度、等效面内剪切刚度、等效轴向弯曲刚度、等效环向弯曲刚度、等效扭转刚度。
3.根据权利要求1或2所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，
Figure FDA0002464322740000021
n为结构失稳时的环向半波数，n为自然数。
4.根据权利要求1-3任一所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，
Figure FDA0002464322740000022
5.根据权利要求1-4任一所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，其中，
Figure FDA0002464322740000023
Figure FDA0002464322740000024
为蒙皮铺层的等效轴向面内刚度；
Figure FDA0002464322740000025
为轴向增强筋的等效轴向面内刚度；
Figure FDA0002464322740000026
为蒙皮铺层的等效环向面内刚度；
Figure FDA0002464322740000027
为环向增强筋的等效环向面内刚度。
6.根据权利要求5所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，
Figure FDA0002464322740000028
根据层合板理论进行计算：
Figure FDA0002464322740000029
Figure FDA0002464322740000031
Figure FDA0002464322740000032
Figure FDA0002464322740000033
其中，Ez为每层蒙皮铺层的轴向弹性模量；Eθ为每层蒙皮铺层的环向弹性模量；Gzθ为每层蒙皮铺层的剪切模量；μz为轴向泊松比；μθ为环向泊松比；tk为第k层蒙皮铺层的厚度；N为蒙皮铺层的总层数。
7.根据权利要求5所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，
Figure FDA0002464322740000034
根据均匀化理论进行计算：
Figure FDA0002464322740000035
其中，Ea为轴向增强筋的轴向弹性模量；Eh为环向增强筋的环向弹性模量；Aa为轴向增强筋的横截面积；Ah为环向增强筋的横截面积；b为环向增强筋的间距；d为轴向增强筋的间距。
8.根据权利要求1-4任一所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，其中，
Figure FDA0002464322740000036
Figure FDA0002464322740000037
为蒙皮铺层的等效轴向弯曲刚度；为轴向增强筋的等效轴向弯曲刚度；
Figure FDA0002464322740000039
为蒙皮铺层的等效环向弯曲刚度；
Figure FDA00024643227400000310
为环向增强筋的等效环向弯曲刚度；
Figure FDA00024643227400000311
为蒙皮铺层的等效扭转刚度；
Figure FDA00024643227400000312
为增强筋的等效扭转刚度。
9.根据权利要求8所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，
Figure FDA00024643227400000313
根据层合板理论进行计算：
Figure FDA00024643227400000314
Figure FDA0002464322740000041
Figure FDA0002464322740000042
其中，Ez为每层蒙皮铺层的轴向弹性模量；Eθ为每层蒙皮铺层的环向弹性模量；Gzθ为每层蒙皮铺层的剪切模量；μz为轴向泊松比；μθ为环向泊松比；tk为第k层蒙皮铺层的厚度；N为蒙皮铺层的总层数；
Figure FDA0002464322740000043
为第k层蒙皮铺层到蒙皮铺层中性面的距离。
10.根据权利要求8所述的格栅增强复合材料圆柱壳体临界轴压载荷计算方法，其特征在于，
Figure FDA0002464322740000044
根据均匀化理论进行计算：
Figure FDA0002464322740000045
Figure FDA0002464322740000046
Figure FDA0002464322740000047
其中，Ea为轴向增强筋的轴向弹性模量；Eh为环向增强筋的环向弹性模量；Aa为轴向增强筋的横截面积；Ah为环向增强筋的横截面积；b为环向增强筋的间距；d为轴向增强筋的间距；Ia为轴向增强筋的惯性矩；Ih为环向增强筋的惯性矩；Ja为轴向增强筋的扭矩；Jh为环向增强筋的扭矩；
Figure FDA0002464322740000048
为轴向增强筋的中性面到蒙皮铺层中性面的距离；
Figure FDA0002464322740000049
为环向增强筋的中性面到蒙皮铺层中性面的距离；Ga为轴向增强筋的剪切模量；Gh为环向增强筋的剪切模量。
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