摘要
对于复合材料层合板，如何精确地分析层间应力（特别是横向剪切应力）在实际工程应用中意义重大。本文的研究目的是提出一种比较简单且能比较准确地分析复合材料层间横向应力的有限元数值方法。主要工作： 结合逐层理论和辛有限元理论，基于最小势能原理和修正的H-R变分原理，建立了多层辛元列式。多层辛元的主要特点包括：单元的系数矩阵的对角线没有零元素，因此保证了对应的有限元线性系统方程的解的稳定性；由于多层辛元中包含面外应力变量，因此满足层间横向剪应力和法向应力的连续要求；为结构客观的应力边界条件的引入提供了支持。同时，不需要应用特殊的后处理技术方法来计算应力结果。 在多层辛元的有限元模型的基础上，对多个算例进行了分析，数值结果与精确解或解析解进行了比较，结果表明：在边界上，多层辛元应力结果的精度优于非协调位移元；有限元模型引入面外应力边界条件后可明显地提高数值结果的精度；常见的复合材料层合板的横向应力分析结果表明，多层辛元的结果比非协调位移元和杂交应力元的结果精度高。对不同的边界条件，多层辛元均可给出比较理想的应力结果。 多层辛元的建立为复合材料层合板的应力分析提出了一种有效的新方法。
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