基于高階理論層合梁單元的剪切閉鎖問題.pdf

1、復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域，為了研究復(fù)合材料，各種層合梁理論先后被提出。經(jīng)典梁理論分析薄梁的力學(xué)行為是足夠的，但隨著工程技術(shù)的發(fā)展，厚梁和復(fù)合材料梁的使用越來越廣泛，經(jīng)典梁理論忽略橫向剪切應(yīng)力的影響將引起較大誤差。一階剪切變形理論假設(shè)橫向剪應(yīng)力沿梁的厚度方向?yàn)槌?shù)，在進(jìn)行準(zhǔn)確計算時，需要引入剪切校正因子，這給其使用帶來很大的局限性。高階剪切變形理論是七十年代發(fā)展起來的一種近似理論，高階理論放棄了經(jīng)典理論的平面假設(shè)和直法線假設(shè)，認(rèn)

2、為橫向剪應(yīng)力沿梁的厚度方向?yàn)槎魏瘮?shù)，因此它能更準(zhǔn)確的計算橫向剪切應(yīng)力和應(yīng)變，不再需要引入校正因子。另外，它還具有方法簡單、效率高等優(yōu)點(diǎn)。 對于復(fù)雜的工程問題，解析方法很難實(shí)現(xiàn)，有限元方法仍然是一個有效的手段。本文系統(tǒng)的研究了層合梁理論的發(fā)展及相應(yīng)的有限元法，推導(dǎo)了基于一階理論的層合梁單元、高階理論的層合梁單元以及改進(jìn)的高階層合梁單元，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)橫向位移和轉(zhuǎn)角采用同階插值函數(shù)時，在梁變薄的情況下會發(fā)生剪切閉鎖現(xiàn)象，剪切閉鎖現(xiàn)象導(dǎo)