含分层复合材料层合板的高阶有限元分析方法

本文以勒让德多项式逼近位移场沿板厚度方向的变化规律，考虑了含分层损伤复合材料层合板分层区域的横向剪应力分布，对层合板分层区域的刚度进行了修正，并在此基础上建立了分层损伤复合材料层合板的高阶有限元模型，编制了相应的计算程序，分析了分层损伤对复合材料层合板合板弯曲变形和应力的影响。     

有限元方法研究修正偶应力Mindlin层合板的尺寸效应

修正偶应力层合板的模型已由作者提出。受边界条件和板形状限制,只能够研究承受双正弦载荷四边简支板的尺寸效应。基于修正偶应力理论,提出了一种新的板单元,用于分析具有复杂边界条件的复合材料Mindlin层合板的尺寸效应。该单元是四边形单元,并能够同时满足C0连续条件和C1弱连续条件。为了验证该单元的性能和精度,给出了具有不同边界条件和载荷的算例。数值结果表明,提出的单元不仅能够捕捉到尺寸效应,而且结果与已发表论文中的解析解吻合,具有较高的精度。     

16-20结点三维退化层合板壳单元

在相对位移板壳单元的基础上 ,巧妙地构造出 1 6— 2 0结点层合板壳单元 .计算结果表明 ,该单元精度和分层单元相同 ,计算效率却高得多 ,在此对具有约束阻尼层的蜂窝层合板进行了振动分析 ,计算结果与试验能很好符合     

层合板应力分析法

对在弯曲载荷作用下的复合材料层合板,提出了一种考虑横向剪切变形的解析解法。在分析中,假定位移沿板厚为分段线性的连续函数,横向剪应力由弹性力学平衡微分方程积分得到,再将位移表示的内力代入板的平衡方程直接给出求解问题的基本方程。算例表明,用本文方法计算位移和应力都具有较高的精度。     

三阶位移模式层合板的应力杂交元

本文利用文[1]中的位移模型,构造了一种可以用于层合板弯曲分析的应力杂交元,这一单元具有较低阶的余能密度矩阵和较高的计算精度。当板的宽厚比趋向零时,不出现所谓闭锁现象。     

层合板的孔边应力分析

应用ANSYS软件的层合板单元SHELL91，分别对四层复合材料板在不同铺层情况下，用螺钉与其他构件联接时所产生的孔边应力分布进行有限元法计算和分析，最后指出应力分布情况将随着不同铺层结构而发生变化。     

复合材料在板锥网壳结构中的应用

板锥网壳结构是一种受力性能合理，技术经济效益良好的新型空间结构形式。采用经典板壳理论，推导出正交叉对称层合板的单元刚度矩阵，对采用复合材料层合板的板锥网壳结构受力性能进行了分析。分析表明，板锥网壳结构采用复合材料新型板材具有更大的优越性。     

用P型有限元分析层合板的应力

对于较厚的层合板,基于一般高阶理论的应力计算结果往往不能满足工程要求.用基于高阶理论的P型有限元法分析层合板的应力分布规律.位移场用Legendre多项式的积分进行插值,用维数缩减法把三维的层合板问题化成二维问题,用静力凝聚把单元内部自由度凝聚掉,这样可有效地计算各向异性材料层合板的应力分布.结果表明,采用P型有限元求解任意厚度、任意方向铺设的四边形复合材料层合板问题是可靠的.     

用P型有限元分析层合板的应力

对于较厚的层合板,基于一般高阶理论的应力计算结果往往不能满足工程要求,用基于高阶理论的P型有限元法分析层合板的应力分布规律。位移场用Legendre多项式的积分进行插值,用维数缩减法把三维的层合板问题化成二维问题,用静力凝聚把单元内部自由度凝聚掉,这样可有效地计算各向异性材料层合板的应力分布。结果表明,采用P型有限元 求解任意厚度、任意方向铺设的四边形复合材料层合板问题是可靠的。     

薄壳振动分析的一种实用单元

采用三角形平板壳平元分析薄壳自由振动问题，求出前几阶自振频率。该单元由三角形平面应力单元与板单元叠加而成，依据位移的广协调原理，构成一种性能优良的单元模型。在壳体振动分析中，沿用常规作法非常便利，程度实现容易，是解决Ｃ连续问题的一种有效单元。经算例验证，结果精度较好，适用于形状复杂和薄壳。     

基于广义协调条件的通用矩形平板壳元

构造了一种新的厚壳和薄壳通用的矩形平板壳元GCTTRS24．其膜元部分采用具有旋转自由度的广义协调矩形膜元GR12，弯曲部分采用增补挠度场和剪应变场的厚板和薄板通用矩形单元ADS1．算例表明，此种单元列式简单、精度高、效率高、收敛性好．     

增补转角场和剪应变场的厚薄板通用矩形单元

提出了建立厚薄板弯曲单元的新方法,它是利用已有优质薄板单元模式,并增补厚板单元的剪应变场和转角场的方式得到厚薄板弯曲通用单元。采用此方法导出的3个（12个自由度）厚薄板通用矩形元具有良好的计算精度和收敛性,且不产生剪切闭锁现象。     

一种位移为分段线性函数的复合材料迭层板理论

本文采用Ｒｅｉｓｓｎｅｒ新的混合变分原理为基础的迭层板剪切变形理论，将平面位移设作分段线性连续函数，将该理论具体应用于矩开板的弯曲问题中，并将结果与Ｒｅｄｄｙ的三阶理论解及Ｐａｇａｎｏ的三维弹性解进行了比较，最后，讨论了这种方法的特点。     

厚薄板通用矩形单元分析

在研究高层建筑考虑桩土地基作用下筏板基础受力计算中,采用了厚薄板通用单元理论,继承了献「１」所述的广义协调元思想,并将其应用于板分析中,建立了厚薄板通用单元,克服了板极薄时出现的剪力闭锁现象,并给出了此单元刚度矩阵分析中有关的工程中的实用性。     

复合材料结构性能参数识别与反分析方法研究

本文根据系统辨识理论和有限元反分析方法,建立了一个完整的复合材料结构性能参数识别的数值计算方法与实验方法.该方法能够解决正交各向异性复合材料剪切模量的识别等当前复合材料结构性能测试中存在的一些难点问题.文中给出了复合材料薄板、厚板性能参数识别的算例.     

考虑翼缘约束的工字形截面腹板的弹性屈曲

利用有限元方法（FEM）分析了非均匀受压的单块矩形板的弹性屈曲,总结了非均匀受压简支矩形板屈曲系数的各国规范计算公式;在此基础上,改变有限元模型的边界条件,提出了非均匀受压的非加载边固支矩形板的屈曲系数公式.对考虑翼缘嵌固约束作用的工字形截面腹板,指出了翼缘嵌固作用与传统转动弹簧约束的不同,引入翼缘自由扭转刚度和腹板抗弯刚度比值作为无量纲参数,得到了精度良好的考虑翼缘约束作用的非均匀受压腹板的屈曲系数计算公式.验证了传统的弯曲和剪切应力作用下弹性屈曲的相关公式在翼缘弹性嵌固条件下的腹板屈曲问题中的适用性.     

用样条元分析纤维增强复合材料层合中厚板的弯曲

本文考虑了横向剪切的影响,对纤维增强复合材料层合中厚板,建立了双二次样条矩形板单元,并编制了计算程序。通过一系列算例,说明这种样条单元可以用较少的自由度达到其它相同次数单元所能达到的精度。因此,这种方法能节省计算机的内存及机时。     

型钢混凝土边框内藏开洞钢板组合剪力墙抗震性能

为研究型钢混凝土边框-开洞钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同设计参数、不同构造措施剪力墙试件抗震性能比较试验研究.各试件的剪跨比均为1.5,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回耗能和破坏特征等.研究表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙承载力高、延性好、刚度退化慢、耗能能力强;适当的内藏钢板厚度可改善型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的抗震性能;内藏钢板厚度相同时,设拉结钢筋试件的抗震性能优于焊接栓钉的试件.基于试验提出了型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测值接近.     

高强钢板组合螺栓抗拉性能有限元分析

高强钢板钻孔攻丝后替代螺母,与高强螺杆组合成一种新的单边螺栓连接副,可用于钢管柱框架节点.为研究钢板组合螺栓抗拉承载力和破坏机理,在本组试验研究的基础上对4类钢板组合螺栓共64个试件进行单调拉伸数值模拟,以板厚和螺杆直径为研究变量,包括Q345B、45号钢、Q460C和Q690D四种钢材和10.9级M16、M20、M24、M27和M30五种规格高强螺栓.结果表明:Q345B、Q460C和Q690D均可作为45号钢的替代材料;钢板组合螺栓在锚固可靠的条件下,可按螺杆螺纹极限抗拉荷载的70%作为其抗拉设计值;钢板较薄时,发生钢板螺纹滑牙破坏,螺栓拔出,螺杆最大应力位于锚固区,钢板向外凸起,凸起量大于支点间距的1/200;钢板较厚时,发生螺杆拉断破坏,螺杆最大应力位于构造区,两种破坏模式中钢板的最大应力均位于钢板螺纹第一扣处.为保证钢板组合螺栓不发生钢板螺纹滑牙破坏,建议Q345B钢板厚度不宜低于1.15d;Q460C钢板厚度不宜低于1.10d;Q690D钢板厚度不宜低于0.95d,根据弹性力学和螺纹传力机理推导高强钢板组合螺栓抗拉承载力公式,公式计算结果与有限元结果吻合良好,研究成果可为钢板组合螺栓的设计提供参考.