基于高階理論層合梁單元的剪切閉鎖問題.pdf

1、復合材料被廣泛應用于航空、航天領(lǐng)域，為了研究復合材料，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行為是足夠的，但隨著工程技術(shù)的發(fā)展，厚梁和復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力的影響將引起較大誤差。一階剪切變形理論假設橫向剪應力沿梁的厚度方向為常數(shù)，在進行準確計算時，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)典理論的平面假設和直法線假設，認

2、為橫向剪應力沿梁的厚度方向為二次函數(shù)，因此它能更準確的計算橫向剪切應力和應變，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。 對于復雜的工程問題，解析方法很難實現(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)展及相應的有限元法，推導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的高階層合梁單元，研究發(fā)現(xiàn)當橫向位移和轉(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