244 / 2019-09-16 11:21:29

复合壳“位移跳跃”现象的高效求解方案

复合壳,位移跳跃,数值渐近法,分岔指数

计算力学在工程中的应用 > 复合材料力学

本文旨在提出一种研究复合壳结构“位移跳跃”现象的高效求解方案。为此，本文构建了基于等效单层理论的七参数复合壳模型，该模型基于六参数壳理论和增强应变（EAS）理论。其中，前者使其包含厚度方向线性变化的位移场，以及未缩减的三维本构方程，后者使其避免剪切自锁现象。鉴于此，本文提出的壳模型适用于大变形下的薄壳、厚壳结构。以上求得的非线性方程组可借助数值渐近法（ANM）这一先进路径跟踪技术进行求解，并引入分岔指数，以准确定位失稳点及相应模态。相比经典的预测-校正方法（如Newton Raphson方法），数值渐近法能在保证计算精度的基础上大幅提高计算效率。本文将给出几组数值算例以验证模型的可靠性及高效性，参考解答由ABAQUS软件计算获得。此外，鉴于该类结构的高敏感性，其平衡路径往往存在多个分岔路径，使得计算结果极易受到参数干扰的影响。为提高解答的稳定性，本文提出了一种引入初始缺陷的求解方案，即选取由分叉指数计算得到的模态作为微缺陷引入初始构型。结果表明，借助该方案，可以获得可控的稳定路径，这可能在功能材料设计中具有潜在的应用。