有限元方法研究修正偶应力Mindlin层合板的尺寸效应

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1、第31卷第3期2014年6月沈Journal阳航空航天大学学报ofShenyangAerospaceUniversityv01．31NO．3Jul．2014文章编号：2095—1248(2014)03—0001—08有限元方法研究修正偶应力Mindlin层合板的尺寸效应陈万吉，杨胜奇(沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与仿真重点实验室，沈阳110136)摘要：修正偶应力层合板的模型已由作者提出。受边界条件和板形状限制，只能够研究承受双正弦载荷四边简支板的尺寸效应。基于修正偶应力理论，提出了一种新的板单元，用于

2、分析具有复杂边界条件的复合材料Mindlin层合板的尺寸效应。该单元是四边形单元，并能够同时满足p连续条件和C1弱连续条件。为了验证该单元的性能和精度，给出了具有不同边界条件和载荷的算例。数值结果表明，提出的单元不仅能够捕捉到尺寸效应，而且结果与已发表论文中的解析解吻合，具有较高的精度。关键词：四边形板单元；Mindlin层合板；修正偶应力理论；尺寸效应；材料长度尺寸参数中图分类号：TBl2文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2014．03．001Studyonthescaleeff

3、ectofMindlinlaminatedplatebasedonmodifiedcouplestresstheorybyfiniteelementmethodCHENWan-ji，YANGSheng—qi(KeyLaboratoryofLiaoningProvinceforCompositeStructuralAnalysisofAerocraftandSimulationShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136，China)Abstract：Modelsofcomposi

4、telaminatedplatesbasedonmodifiedcouplestresstheoryhavebeenproposedbyauthors，buttheinvestigationofthescaleeffectislimitedtoasimplysupportedrectangularplatesubjecttobendingloadsof^=qosin(7rx／a)sin(订∥a)．Inthispaper，anovelplateelementbasedonmodifiedcouplestresstheor

5、yispresentedtofurtherthestudyofthescaleeffectsformorecomplexboundarycondi-tionsandloadcasesoncompositeMindlinlaminatedplate．ThepresentelementisarefinedquadrilateraloneinwhichtheC1weak—continuityconditionandcocontinuityconditionCallbesatisfiedsimultaneously．Tover

6、ifytheapplicabilityandaccuracyofthepresentelement，exampleswithvariousboundaryconditionsandloadsareexamined．Thenumericalresultsbasedonthecurrentelementcannotonlycapturethescaleeffectsofmicrostructure，butalsocoincidewithanalyticalresultsinthepre—existingliterature

7、swithhighcalculatingprecision．Keywords：rectangularplateelement；eddylaminatedplate；modifiedcouplestresstheory；scaleeffect；ma-teriallengthscaleparameter收稿日期：2014—04—21基金项目：国家自然科学基金(项目编号：11072156)作者简介：陈万吉(1941一)，男，辽宁鞍山人，教授，博士生导师，主要研究方向：多尺度层合板理论，复合材料结构高阶理论及工程应用，E-ma

8、il：chenwj@dlut．edu．ca。一程十+工+磊一．}空十一航一2沈阳航空航天大学学报第31卷复合材料层合板由于其优越的力学性能，得到了广泛的应用。当复合材料层合板进入微米量级时，由于层合板纤维和基体中存在杂质，晶格错位和微裂纹，使得层合板的强度和刚度大于经典层合板理论的结果(这种现象被称为尺寸效应)。经典层合板理论不再