复合材料层合板的瞬态特性分析.pdfVIP

维普资讯 2005年第3期 玻 璃 钢 ／复合 材 料 复合材料层合板的瞬态特性分析 尤凤翔 ，郝庆东 (1．广东揭阳学院理学系，广东揭 阳 522000；2．辽东学院基础部，辽宁丹东 118000) 摘要：本文旨在研究复合材料层合板的瞬态特性。基于Kirchhoff经典理论，用样条有限元法以三次B样条函数构成的样 条基对反对称多层角铺设层合板的3个独立位移进行插值，并推导了复合材料层合板刚度阵，质量阵列式。在瑞利阻尼的基 础上构造了相应的阻尼列式，并由Lagrange方程导出了层合板的动力学方程，求解了反对称角铺设层合板的动力响应 问题。 通过算例，对于各种边界，选择样条函数作为振型函数，用样条配点法求出了结构的位移、速度、加速度的动力响应，并与New— mark法进行 了比较 。 关键词 ：复合材料 ；反对称角铺设层合板 ；样奈配点法；动力响应 中图分类号：039：TB332 文献标识码：A 文章编号：1003—0999 (2005)03—001l一05 1 前 言 条有限元法 Ⅲ以三次B样条函数构成的样条基对 大多数结构在其工作时均要受到动荷载的作 反对称多层角铺设层合板的3个独立位移进行插 用。因此，结构设计的安全性和可靠性评价和估价 值，由Lagrange方程导出了层合板 的动力学方程。 显得十分重要。复合材料 由于其 比强度大、比刚度 并采用B样条函数为时域函数 的试函数 ，根据 已有 的计算格式 …，求解了反对称角铺设层合板的动力 大及其物理力学性能可设计的优点，已在现代工业 响应。在数值算例中本文将样条配点法与Newmark 中得到越来越广泛的应用。复合材料层合板的动力 响应 问题也已引起人们的关注。Chow～使用 La． 直接积分法作一对 比，以此说明计算结果的精度性 和可靠性。 place变换方法研究 了正交层合板 的动力响应； Wang 等人把特征线方法应用到反对称正交层合 2 动力分析理论和模型 板中；Reddy 使用 Mindhn．Reissner厚板理论，在 应用克希霍夫的直法线假设并设 =0，则层 不考虑阻尼的情况下讨论 了层合板的瞬态响应问 合板的位移场可表为 题；Mallikamna等人 和Kang及其使用者 ，基于 u(， ￡)=u。x，，￡)一z 高阶位移模式，给出了对称和反对称层合板的瞬态 d 响应分析。近年来，人们对复合材料层合结构的非 v(x z，￡)=3／0x，，￡)一z 0} 线性动力响应 的研究也得到了进展 。1987年 J， (X，Y，z，t)= 。(X，Y，t) Nathy对 Winkler和 Pasternak型弹性地基上 的正交 各向异性扁球壳非线性动力响应进行了详细研究； CheungYKl8等对弹性层合球壳在各种均布动载荷 作用下的非线性动力响应进行了详尽的探讨。然 而，上述分析模型的假定都是在模型不存在损伤情 况下进行的，而且大多数研究集 中外载为谐波动载 下的结构动力响应。 ；。 由于样条函数具有 良好 的逼近性和紧凑性 ，以 三{)三{+．：) B样条函数作为插值函数 ，所构造的单元为协调元 ， 精度高，收敛快。因此，用样条函数方法处理复合材 料层合