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用变分渐近法进行复合材料壳体简化建模及三维场精确重构.doc

论文导读::为有效分析复合材料壳体结构沿厚度方向的三维应力分布,利用变分渐近方法(VAM)构建渐近修正Reissner简化模型。基于旋转张量分解概念推导由一维广义应变和翘曲函数表示的三维壳体能量表达式;利用壳体固有的小参数渐近修正翘曲函数,以此为基础构建与原三维能量尽可能接近的二维能量,同时将近似能量转换为Reissner形式以便实际工程应用;并用二维变量推导三维场重构关系以正确预测沿厚度方向的应力分布。通过对一由4层对称角铺设复合材料壳体的柱形弯曲算例分析表明:基于该理论和重构过程开发的变分渐近程序VAPAS重构生成的面外应力精确性较一阶剪切变形理论和古典层合理论更好,与三维精确解相吻合,表明该复合材料壳体模型的有效性。关键词:变分渐近法,复合材料三维壳体,应力场重构,Reissner-Mindlin模型近20年来,先进复合材料结构因其高强度、高模量、可设计性等优点已广泛应用于航天航空、机械、土木等领域。复合材料结构很多都属于厚度尺寸比其它两方向尺寸小得多的壳体结构(板可视为衰退的、无初始曲率的壳体)。基于Kirchhoff假设(薄板)、由三维弹性理论推导出的古典

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