考虑高阶剪切变形硬夹芯夹层板的弯曲研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wangxiaofengkobe
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夹层板由于具有良好的力学特性以及结构参数可设计性广泛地应用于各个工程领域,但是目前所现有的夹层结构力学模型大多是在一阶剪切变形理论与软夹芯假设的基础上建立的,随着材料科学的发展,出现了越来越多新型夹层结构,仍采用现存的理论模型难以满足工程实践的精度,需要更精确的理论模型来分析其力学性能,本文主要的工作:在Reddy三次型高阶剪切理论与Reissner理论假设的基础上,即将面板视作薄膜,并考虑芯层面内刚度,对夹层板分层分析,建立了硬夹芯夹层板弯曲问题的控制方程。在Hoff理论假设基础上和基于更高阶的指数型高阶剪切变形理论的位移模式上,运用广义位能原理推导出夹层板静力学控制方程,使得所建立的模型更加符合实际物理系统,更有效地反应横向剪应变的分布情况。以四边简支受均布荷载的硬夹芯夹层板为算例,详细探讨了芯层弹性模量、面板厚度和夹层板厚度等参数对夹层板中点挠度值的影响,指出了基于高阶剪切的硬夹芯夹层板理论能够通用于软夹芯和硬夹芯的夹层结构研究,并能反应横向剪切效应。从高阶剪切理论与有限元解的分析中,证实了高阶剪切理论的正确性,并指出了现存的有限元壳单元由于是基于一阶剪切理论建立的,因此存在一定的局限性,但仍可用于对夹层结构的数值分析。对比分析了经典夹层板理论、一阶剪切理论与高阶剪切理论的差异,绘制了基于指数型高阶剪切理论中,夹层板中面法线随芯层弹性模量变化的曲线图以及横向剪应变的分布情况,由于横向剪切破坏是夹层板主要的破坏形式之一,因此有必要采用高阶剪切变形理论对物理模型进行研究。
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