基于更新拉格朗日格式，應(yīng)用非線性層合三維退化殼元，結(jié)合有效的復合材料失效準則、剛度退化模型以及文中提出的剛度矩陣奇異判斷準則，對復合材料層合板在軸向載荷作用下的軸向壓縮極限強度問題進行深入研究，、討論了鋪層方式、板厚等對極限強度的影響，、通過與試驗結(jié)果進行比較，表明基于文中提出的剛度矩陣奇異判斷準則，結(jié)合增量更新拉格朗日格式下非線性層合三維退化有限元的計算方法能有效計算復合材料層合板的軸向壓縮極限強度，并具有很高的精度。

       復合材料由于其高強度高剛度重量比的突出優(yōu)點．已開始被廣泛地用于各類現(xiàn)代船舶的制造．目前復合材料船體大型化、超大型化的發(fā)展趨勢，使復合材料船體縱向極限強度的研究日益重要和迫切。復合材料層合板及層合加筋板是組成復合材料船體的基本結(jié)構(gòu)單元，它們的縱向極限強度對復合材料船體縱向極限強度影響很大，往往直接關(guān)系到復合材料船體的縱向極限強度．

       復合材料層合板殼極限分析的求解方法一般都為非線性分析方法．這些非線性求解方法可被歸為以下兩大類：非線性解析方法和非線性數(shù)值方法。但在實際的工程計算時，由于板殼幾何形狀的復雜性、載荷、材料性能、板殼厚度和邊界條件的多樣性，一般很難用解析方法來求解而只能用非線性數(shù)值方法來求解。非線性數(shù)值中以非線性有限元法目前應(yīng)用最廣泛，也最為實用。

       Petit和Waddoups最早對復合材料層合板進行了漸進極限分析。Hu將非線性有限元與考慮非線性面內(nèi)剪切的非線性本構(gòu)模型相結(jié)合．使用Tsai-Wu失效準則來預測母體的斷裂和纖維層的失效．預測了復合材料層合板在遭受單向面內(nèi)壓縮載荷作用下的失效載荷。Reddv等用Laverwise板理論來對三點彎曲層合板進行漸進極限分析，層合板的剛度退化依據(jù)失效模式在高斯點進行退化。Echaabi等也研究了三點彎曲下的層合板的漸進損傷過程和失效模式，并將分析得到的數(shù)值解與實驗值進行比較分析。

       Smith和Dow將理論和實驗相結(jié)合研究了FRP帽形加筋板塊在軸向壓縮載荷作用下的極限強
度，并同時給出了在設(shè)計FRP加筋板時的推薦設(shè)計程序及安全因子．但因為浚有對加筋板進行剛度折減，他們的方法并不能準確預測FRP帽形加筋板的極限強度．后來Dow做了大量用于船舶結(jié)構(gòu)的復合材料層合板、層合加筋板及其他結(jié)構(gòu)連接構(gòu)件的極限強度實驗，并用非線性有限元程序?qū)嶒灲Y(jié)果進行了比較分析。周祝林也通過283塊簡支矩形玻璃鋼薄板的壓縮屈曲后極限強度的試驗，證明復合材料薄板在屈曲失穩(wěn)后仍能繼續(xù)承載。最近Khan．Shah對船用玻璃增強纖維復合材料結(jié)構(gòu)在漸增壓縮應(yīng)力下進行了實驗分析，測得了極限強度，彈性模量和極限強度時的應(yīng)變，并用光學顯微鏡進行了對試件的后破壞分析來推定破壞機制[¨]。陳念眾和張圣坤等考慮船體板屈曲后剛度折減和初始撓度的影響，基于梁柱理論，應(yīng)用Smith法研究了復合材料船體的縱向極限強度。

       復合材料本構(gòu)關(guān)系十分復雜，獨立的材料常數(shù)較多，破壞模式多樣化，因而復合材料結(jié)構(gòu)的極限分析是一項非常復雜的計算分析過程。由于材料失效準則還不盡完善、材料實驗資料不全、漸進分析方法還存在這樣或那樣的缺陷，層合板的極限分析仍然處于發(fā)展階段。本文基于更新拉格朗日格式，應(yīng)用非線性層合三維退化殼元，結(jié)合有效的復合材料失效準則、剛度退化模型，并提出有效的剛度矩陣奇異判斷準則，對復合材料層合板在軸向載荷作用下的軸向壓縮極限強度問題進行了深入研究，與試驗的比較證明本文的方法具有非常高的精度．

資料下載：  復合材料船體層合板的極限強度分析.pdf