横观各向同性层合板理论编程实现与验证

摘要：

板式构件因其自身特殊的几何形状,进行结构分析时,通常采用比实体单元效率更高的板(壳)单元.基于MATLAB编程,对刨花板材料构成的板式结构进行了有限元数值分析与静力荷载试验.首先,将横观各向同性材料本构方程应用于板式构件,得到了以刨花板为代表的三层结构复合材料层合板的力学性能本构关系.其次,介绍了基于Kirchhoff薄板及Mind-lin-Reissner中厚板理论的离散Kirchhoff三角形(discrete Kirchhoff triangle,DKT)、离散Kirchhoff四边形(discrete Kirchhoff quad-rilateral,DKQ)、离散剪切三角形(discrete shear triangle,DST)单元和离散剪切四边形(discrete shear quadrangle,DSQ)板有限单元的构造方法,并验证了各个板单元有限元数值解与理论精确解的收敛性能;通过将板构件在空间内组装,说明了材料参数及节点自由度在单元局部坐标系与空间整体坐标系间的转换方法.最后,通过对比板结构静力试验测量值与有限元模型数值解,分析了不同板单元对有限元计算结果的影响.结果表明,由于DST考虑了横向剪切作用,对复合材料层合板结构的力学性能模拟具有较好的计算精度.

关键词：板理论、横观各向同性、本构关系、层合板、刨花板、板有限元、Kirchhoff薄板、Mindlin-Reissner中厚板

所属期刊栏目：22

分类号：O342(固体力学)

资助基金：住房和城乡建设部科学技术项目2017-K5-014

在线出版日期：2022-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：12716-12732