复合材料层合壳有限元分析的预测-修正法

对于复合材料层合壳的有限元分析，本文根据Reissner-Mindlin型的全局位移场给出了一个预测一修正法。首先按照一般的有限元分析过程(没有引入剪切修正系数)计算出全局响应(如挠度，频率和屈曲载荷等)的预测值；然后利用Lagrange插值构造横向剪应力的一般形式，使得满足层间连续和表面上为零的条件，通过最小二乘法拟合三维应力平衡方程获得横向剪应力；最后在单元上计算和引入剪切修正系数，再经过有限元分析计算出全局响应的修正值。     

任意铺设纤维增强层合圆柱壳的自振特性

针对任意铺设的纤维增强复合材料层合圆柱壳的自振特性，计及横向剪切效应，采用推广的Ｌｅｖｙ解法及状态空间技术进行分析，求得各种边界条件下的解析结果。     

层合圆柱壳的振动与横向应力

应用分层壳理论并在壳厚方向彩二次插值函数推导出正交层合圆醉壳的动力学方程,并得出了简支层合圆柱壳自由振动方程的解,所给出的振动频率与三维分析的结果吻合良好,计算了前四阶模态对应的壳中应力,与第三、四阶模态对应的横向正应力与面内应力的比值远高于第一、二阶模态的应力比,计算结果说明,很高的横向正应力是高频动力响应中导致分层壳脱层破坏的一个主要因素。     

一种求解层合圆柱壳的杂交应力单元

根据修正的余能原理，推导出一种求解复合材料层合圆柱壳的杂交应力单元。取用六面体等参单元，此单元反映了各层材料性质不同及应力分布沿整个厚度不连续现象，同时计入横向剪切变形和法向挤压变形，适用于厚层壳体。文章通过实例说明此单元能准确求出各层内的应力值，实用价值高。     

复合材料层合开顶扁球壳的非线性动态屈曲

研究了复合材料层合开顶扁球壳的非线性动态屈曲问题。建立了对称层合圆柱正交异性开顶扁球壳考虑横向剪切的非线性振动微分方程,根据突变理论建立了该壳体动态屈曲的突变模型,得到了动态屈曲的临界方程。     

复合材料层合扁球壳的非线性强迫振动

研究了考虑横向剪切的对称层合圆柱正交异性扁球壳的非线性强迫振动问题，得到了共振周期解和非共振周期解．最后，还分析了横向剪切对幅频特性曲线的影响     

具脱层轴对称层合圆柱壳的振动模态分析

对具环向贯穿脱层的轴对称层合圆柱壳进行振动模态分析.首先,采用Heaviside阶梯函数,构造了一种适合于脱层壳的位移模式.通过对脱层壳的能量分析,应用瑞利--里兹法后,得到用时间函数表示的系统振动控制方程,然后对其求解,得到脱层壳模态分析的特征方程式.算例中,讨论了不同的脱层位置、脱层大小和脱层深度对脱层壳振动模态的影响.     

黏弹性层合圆柱壳的临界轴压分析

基于经典屈曲理论,研究了轴向受压黏弹性复合材料层合圆柱壳的临界屈曲载荷. 利用Boltzmann线性积分型本构关系描述铺设单层的各向异性黏弹性行为. 结合解析与数值 方法,由Donnell型屈曲控制方程以及边界条件的Laplace变换导出相空间的特征方程,根 据Laplace逆变换的极值定理,获得层合圆柱壳的瞬时弹性临界载荷与持久临界载荷. 针对 多组铺设方式,通过数值算例重点分析了临界载荷随铺设角的变化特征,两种临界载荷的峰 值点差异程度与铺设方式、几何参数以及材料类型的关系,得到了一些对黏弹性层合圆柱壳 的优化设计有参考价值的结论.     

黏弹性层合圆柱壳的蠕变分岔屈曲

采用Boltzmann积分型本构关系描述铺设单层的黏弹性力学行为,基于DMV扁壳假定和Kármán- Donnell几何非线性关系,研究了对称铺设黏弹性层合圆柱壳的前屈曲变形特征和分岔蠕变屈曲．对玻璃纤维/环氧树脂基复合材料层合圆柱壳的分析结果表明,在前屈曲阶段,挠曲变形和环向薄膜力随时间的变化趋势主要取决于圆柱壳的铺设方式,可以呈现完全相反的变化特征;层合短圆柱壳两端的边界条件对其蠕变分岔屈曲行为有决定性的影响,径厚比的增加将使分岔形式的延迟失稳现象更加明显．     

矩形脉冲作用下复合材料层合扁球壳的冲击屈曲分析

研究了计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在矩形脉冲载荷作用下的非线性动力屈曲问题;采用Galerkin方法得到以顶点挠度表达的动力响应方程,并用Runge-Kutta方法进行数值求解,应用Budiansky-Roth准则(简称B-R准则)确定冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何尺寸和物理参数对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,该方法是可行的.     

Transient impact responses of laminated composite cylindrical shells

The generalized ray method (GRM) has been successfully used to study the transient elastic wave transmitting in the beams, planar trusses, space frames and infinite layered media. In this letter, the GRM is extended to investigate the early short time transient responses of laminated composite cylindrical shells under impact load. By using the Laplace transformation and referring to the boundary conditions, the ray groups transmitting in the finite laminated cylindrical shells under the shock load are obtained and the transient response related to each ray group can be derived via FFT algorithm. From the numerical results, it is shown that the early short time transient accelerations of the laminated composite cylindrical shell under impact loads are very large. But the short time transient shear strain and displacement are very small.     

Buckling analysis of laminated cylindrical shells by 3-D multilayer hybrid element

A 3-D multilayer hybrid element is developed for the analysis of thick laminated plates and shells. The stresses are assumed independently in each sublayer element and the stress continuity between adjacent sublayers is applied to form the stress pattern of the multilayer element. Both interlaminar stress concentration and global structure response can be adequately predicted by the element model. The buckling analysis of orthotropic cylindrical shells under the external pressure is performed and the results show that the plane strain assumption is not applicable to the buckling of long orthotropic cylindrical shells.     

Iterative method for large deflection nonlinear problem of laminated composite shallow shells and plates

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｍｏｄｅｒｎｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｓｂｅｎｈｉｇｈｌｙａｄｖａｎｃｅｄ,ｉ...     

Delamination growth for composite laminated cylindrical shells under external pressure

The delamination growth may occur in delaminated cylindrical shells under external pressure.This will lead to failure of structure.By using the variational principle of moving boundary and considering the contact effect between delamination regions,in this work,the delamination growth was investigated for cylindrical shells under the action of external pressure.At the same time,according to the Griffith criterion,the formulas of energy release rate along the delamination front were obtained.In the numerical calculation,the delamination growth of axisymmetrical laminated cylindrical shells was analyzed,and the effects of delamination sizes and depths,the geometrical parameters, the material properties,and the laminate stacking sequences on delamination growth were discussed.     

Analysis of laminated piezoelectric cylindrical shells

A new method is developed for three-dimensional stress analysis of laminated piezoelectric cylindrical shell with simple support. The shell can be subjected to various applied loadings, including distributed body force, inner and outer surface traction and potential. Each layer of the shell can be piezoelectric or elastic/dielectric, with perfect bonding assumed between each interface. The governing equations are solved by the state-space technique. Numerical results are presented to show the sensing and actuating effects of three-layered piezoelectric cylindrical shell. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (19572027)     

复合材料回转壳的有限元级数解

本文用有限元法和Fourier级数展开技术求解复合材料回转壳体在各种荷载作用下的弯曲问题,文中利用回转壳在几何上的轴对称性质,将各物理量在环向展开为Fourei级数,而在母线和壳厚方向分割单元,所采用的单元为6节点18自由度等参元,它考虑了剪切变形和挤压变形的影响,能计算厚度方向的挤压应力,数值算例表明,本文提出的单元性能优良,算法稳定收敛。     

板结构计算模型的新发展

现代复合材料层合板具有高强和轻型的突出优点,从而在军工和民用等诸多领域发挥着重要作用。这种板结构的特点是随着纤维走向的不同,层间材料的物理-力学特性发生剧烈变化。沿板厚方向变形的梯度比较陡峭,并在层间结合面处发生强不连续,呈现zig-zag （锯齿状）现象。这导致横向剪应变在板的静态和动态响应中发生重要作用,不计横向变形的经典组合板计算模型CLPT难以适应现代多层板计算分析的需要。考虑横向剪切变形影响的板的计算模型得到重视和发展。需要指出,现有各种考虑剪切变形影响的计算模型虽然有了很大的发展,但在全面和准确性上仍然存在一定的不足,难以适应现代多层组合板横向力和物理性能多变的情况。模型预测的沿板厚方向位移和应力的变化规律难以通过严格的检验。本文提出的以比例边界有限元为基础的正交各向异性板的数值计算模型,同时可适用于各种薄板与厚板的分析,对现代复合材料层合板的分析具有特殊的优越性。所得到的板的位移、正应力和剪应力沿板厚方向的变化,与三维弹性理论的标准解高度吻合。数值算例进一步表明,随着层间纤维走向的变化,板内位移场和应力场沿板厚方向剧烈变化所呈现的锯齿现象均可以精准地进行模拟。据此,本文建议方法对现代板分析的广泛适应性和高度准确性得到了充分论证。     

复合材料层合板的摄动随机Cell-Based光滑有限元

随机性是实际工程结构的固有特性,如何更真实地描述含随机参数结构的随机响应及统计特性,对工程结构的可靠性设计具有非常重要的意义。本文基于Cell-Based光滑有限元,采用四边形单元,推导了基于一阶剪切变形理论的复合材料层合板的光滑有限元公式,降低了网格划分要求,适应不规则网格,并采用离散剪切间隙有效地消除了剪切自锁;结合摄动法和随机场理论,导出了复合材料层合板的摄动随机光滑有限元平衡方程,并给出了结构随机响应数字特征的计算公式,求解了材料属性含随机性的复合材料层合板的随机响应问题,数值算例结果表明了本方法的有效性和准确性。     

Exact solution for laminated continuous open cylindrical shells

I.Introducti0nNowadays,thecurrenttheoriesofplatesandshe1ls,suchasthetheoriesofReissner's,KirchhoffLove'sandAmbartsumyan'setc,areestablishedons0mehypotheses.Forexample-assumethatthemechanicalquantitiesarethepolynomialsofacertaincoordinatevariable.Itisshown…