新型協(xié)同轉動四節(jié)點四邊形復合材料殼單元.pdf

1、本文發(fā)展了一種新型協(xié)同轉動四節(jié)點四邊形復合材料殼單元。協(xié)同轉動法采用了隨單元剛體轉動而一起旋轉的，并由四邊形兩個對角線夾角的平分線定義的局部坐標系，并在計算單元節(jié)點變量時僅考慮單元變形的影響，故而在排除剛體位移的情況下簡化了局部坐標系下的單元計算公式。采用的矢量型轉動變量則大大簡化了單元的局部節(jié)點變量與整體節(jié)點變量之間的相互轉換，并且使得所有節(jié)點變量都可直接用簡單的加法進行更新，因此在更新切線剛度矩陣時可以提高單元的計算效率。不同于現有

2、的其他協(xié)同轉動法，本單元的切線剛度矩陣可以通過計算能量混合泛函對節(jié)點變量的二次微分得到，且其微分次序是可以互換的，從而得到的單元切線剛度矩陣是對稱的。在分析復合材料層合板殼結構中的小應變、大轉動問題時，采用基于協(xié)同轉動框架，結合一階剪切變形理論的單元公式具有很好的計算性能。
　　閉鎖問題會影響單元的計算精度與效率，為了減其不利影響，本文采用將降階積分法得到的假定應變取代單元勢能泛函中的膜應變和剪切應變的假定應變法來改善有限單元的計