含压电层复合材料薄柱壳结构是一种可开展结构,它能通过压电效应驱动结构从第一稳态转变到第二稳态,并能保持稳定。该结构以其良好的变形性能有着广阔的应用前景。本文所研究的结构由两种材料主体构成,一种是复合材料层,一种是压电层。两种材料的各个参数以及结构的几何参数等各种因素都可能影响含压电层复合材料薄柱壳结构的双稳态特性。为分析各因素对结构双稳态特性的影响,本文采用理论分析和有限元模拟的方法对含压电层复合材料薄柱壳结构的双稳态特性进行研究:1.首先本文需要将考虑压电效应的薄柱壳结构的应力应变关系建立出来,这是根据经典层合理论来推导得出的,然后推导了该结构在不对称铺设、正对称铺设和反对称铺设三种铺设方式下的应变能的解析表达式,并且理论推导了该结构在三种铺设方式下拥有两个稳定状态的条件;2.理论分析了反对称铺设方式下含压电层复合材料薄柱壳结构的材料参数、铺设角、铺层厚度、复合材料铺层数、电场强度等因素对该结构双稳态特性的影响,并通过算例分析,具体分析了结构拥有双稳态特性的条件以及以上因素对结构双稳态特性的影响规律;3.采用ABAQUS有限元数值模拟软件建立含压电层复合材料柱壳结构的数值分析模型,并对不对称铺设、正对称铺设和反对称铺设三种铺设方式下结构从第一稳定状态到第二稳定状态的卷曲过程模拟,重点分析了纤维基体体积比、铺设角、层厚、电压等因素对反对称铺设方式下结构双稳态特性的影响规律。研究表明,不对称铺设和反对称铺设这两种铺设方式下含压电层复合材料薄柱壳结构拥有第二个稳定状态,正对称铺设方式下,结构很难表现出第二个稳定状态,并且纤维基体体积比、铺设角、层厚、电压等因素对结构双稳态特性的影响都比较明显,数值模拟结果与理论推导的结果吻合得较好。