纖維纏繞復合材料殼體非線性有限元分析

  
               通過數值計算，求得了縱向平面纏繞殼體的幾何形狀和纏繞角等，然后，利用退化殼單元對殼體進行了非線性有限元分析。
   
        以前，人們多用“網格理論”對纖維纏繞殼體的承載能力進行分析，隨著“層合理論”的發展，過于簡化的網格理論已不再適用于結構的力學分析。但是，由于纖維纏繞殼體的變厚度等特性，目前，還不能作板殼理論對其進行解析，甚至用曲殼單元對其進行有限元分析也還存在著困難，加上目前非線性層合殼體的理論尚不完善，而纖維纏繞殼體常處于大變形狀態，因此，本文采用退化殼單元對纖維纏繞殼體進行非線性有限元分析，并用數值方法計算了縱向平面纏繞殼體的結構形狀和纏繞角。本工作為工程設計提供了理論依據。

      本工作對退化殼單元作了兩點假設：(a)中面法線在變形后雖然不再為法線，但仍為直線，(b)厚度方向不可壓縮。在此假設的基礎上，直接由連續介值的單剛方程導出單剛元素，并在有限元離散的同時，將三維理論退化為殼體理論。退化殼體理論可容易地處理任意幾何形狀的殼體，而且，因為剛度矩陣積分式中的變量是厚度及坐標的顯函數，因此，退化殼單元可很好地處理變厚度問題。同時，這樣做便于模擬殼元與三維元之間的連接問題，退化殼單元因而受到重視。

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