[發(fā)明專利]一種濕熱環(huán)境中的CFRP層合板的幾何非線性分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110652268.3
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113486496A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴宏亮;唐洪;賀其
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/26;G06F119/14
• 代理公司: 長沙明新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43222
• 代理人: 葉舟

1.一種濕熱環(huán)境中的CFRP層合板的幾何非線性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將x-y軸置于CFRP層合板的中面，得到CFRP層合板的位移場；

步驟二、得到CFRP層合板中第k層的本構(gòu)關(guān)系；

步驟三、基于CFRP層合板的位移場，基于Reddy高階剪切變形理論，得到得ε_x，ε_y，γ_yz，γ_xz和γ_xy之間的關(guān)系式；其中，ε_x表示沿x軸方向的應(yīng)變，ε_y表示沿y軸方向的應(yīng)變，γ_yz表示y-z平面的剪應(yīng)變，γ_xz表示x-z平面的剪應(yīng)變，γ_xy表示x-y平面的剪應(yīng)變；

步驟四、使用位移表示彈性轉(zhuǎn)動(dòng)約束邊界條件；

步驟五、采用可調(diào)節(jié)參數(shù)的迭代法求解控制方程，得到不同溫度和濕度下CFRP層合板的撓度和彎曲應(yīng)力。

2.如權(quán)利要求1所述的濕熱環(huán)境中的CFRP層合板的幾何非線性分析方法，其特征在于，所述步驟一中，CFRP層合板的位移場為：

w₁(x，y，z)＝w(x，y) (1c)

其中u₁(x，y，z)，v₁(x，y，z)和w₁(x，y，z)分別是中面(x，y)外一點(diǎn)分別沿x，y和z方向上的位移分量；u(x，y)，v(x，y)和w(x，y)分別是中面(x，y)內(nèi)一點(diǎn)分別沿x，y和z方向上的位移分量；和分別是法線分別圍繞x軸和y軸的中平面旋轉(zhuǎn)量；和分別是高階剪切變形的位移x場未知函數(shù)。

3.如權(quán)利要求2所述的濕熱環(huán)境中的CFRP層合板的幾何非線性分析方法，其特征在于，所述步驟二中，CFRP層合板中第k層的本構(gòu)關(guān)系滿足：

其中σ_x和σ_y分別表示沿x和y方向的正應(yīng)力；τ_xy、τ_yz和τ_xz分別表示X-Y、Y-Z和X-Z平面內(nèi)的剪應(yīng)力；是轉(zhuǎn)換的彈性系數(shù)；Δc是濕度變化梯度；ΔT是溫度變化梯度；α_x和α_y分別表示沿x和y方向的熱膨脹系數(shù)；β_x和β_y分別表示沿x和y方向的濕膨脹系數(shù)；α_xy和β_xy分別表示x-y平面內(nèi)的熱膨脹系數(shù)和濕膨脹系數(shù)。

4.如權(quán)利要求3所述的濕熱環(huán)境中的CFRP層合板的幾何非線性分析方法，其特征在于，ε_x，ε_y，γ_yz，γ_xz和γ_xy之間的關(guān)系式如下：

其中D表示積分域；δ表示變分符號；q表示均布載荷密度；h表示CFRP層合板的厚度。

5.如權(quán)利要求4所述的濕熱環(huán)境中的CFRP層合板的幾何非線性分析方法，其特征在于，所述步驟四中，用位移表示彈性轉(zhuǎn)動(dòng)約束邊界條件為

其中φ_η和φ_ξ分別表示繞材料主軸0和1方向的偏轉(zhuǎn)角度，其中0為材料基體方向，1為材料纖維方向；η和ξ表示下角標(biāo)。

6.如權(quán)利要求5所述的濕熱環(huán)境中的CFRP層合板的幾何非線性分析方法，其特征在于，所述步驟五中，采用可調(diào)節(jié)參數(shù)的迭代法求解控制方程，即：

其中Ψ為一個(gè)可調(diào)節(jié)的整參數(shù)，其中u_mn，v_mn，w_mn，x_mn，y_mn分別表示級數(shù)項(xiàng)。