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本文旨在客观地评价位移基层合板理论,并且提出应用范围广范且准确高效的层合板理论。基于这一目的,本文用解析解对十几种有代表性的层合板理论进行数值比较。结果表明:对于层数较少的层合板,整体-局部1,2-3高阶理论GLHT-30(3表示整体面内位移沿板厚度方向展开三次多项式,0表示横向位移沿厚向为常数)能够通过本构方程直接准确计算横向剪切应力不需要任何后处理。基于整体-局部1,2-3高阶理论,本文建立了几种层合板单元并分析了层合板弯曲、动力和屈曲问题。进一步研究表明,整体-局部1,2-3高阶理论不能处理多层板弯曲,面内和任意温度分布载荷作用的层合板问题。从提高效率和扩展应用范围考虑,本文基于整体-局部1,2-3高阶理论建立了几种增强整体-局部高阶理论并系统地研究了复合材料层合板有限元方法。具体工作为:1.建立几种整体-局部高阶理论。●为了提高计算效率,本文建立了Reddy型整体-局部高阶理论。Reddy型整体-局部理论能够预先满足面内位移和横向剪切应力层间连续,而且独立变量个数比整体-局部1,2-3高阶理论少了4个。此理论已被用于分析层数较少层合板和功能梯度板弯曲问题。●通过提高整体-局部1,2-3高阶理论整体面内位移沿板厚度方向展开多项式的阶数,本文提出整体-局部高阶理论GLHT-m0(m为整体面内位移沿厚度方向展开多项式的阶数,m取不同的值可以得到不同的理论),基于此理论研究了高阶剪切变形对多于五层层合板弯曲、动力及屈曲响应的影响,并且给出结论即对于多于五层层合板问题应采用五阶整体-局部理论(m=5)。●对于热膨胀问题,横法向应变扮演重要角色。为了处理热膨胀问题,本文把整体-局部1,2-3高阶理论的横向位移w沿厚向展开二次多项式建立了考虑横法向应变的整体-局部高阶理论GLHT-32(3表示整体面内位移沿厚度方向展开三次多项式,2表示横向位移沿厚向展开二次多项式)。数值试验表明,GLHT-32确实能够处理热膨胀问题。●本文进一步提出了能够处理在任意温度载荷作用下任意铺设层合板问题的整体-局部高阶理论GLHT-52。此工作把整体-局部高阶理论应用范围扩展到任意温度载荷问题和角铺设层合板问题。●复合材料层合板自由边问题是典型三维问题,现有等效单层板理论不能处理此类问题,不得不采用三维有限元和Layerwise理论(效率低)。通过提高整体面内位移和横向位移沿厚度方向展开多项式的阶数,本文建立了增强型整体-局部高阶理论GLHT-mn(m,n分别表示整体面内位移和横向位移沿厚度方向展开多项式的阶数,m,n取不同的值可以得到不同的理论)并应用此理论分析了层合板自由边问题。数值试验表明,GLHT-99能够准确分析多种自由边问题。本文增强型整体-局部高阶理论属于等效单层板理论但可以准确分析自由边问题,直接验证了等效单层板理论有能力分析层合板自由边问题。●本文建立了整体-局部高阶层合壳理论GLHST-52并给出了简单解析解。当前的层合壳理论特点是未知变量个数独立于层合壳层数,并且应用本构方程可以直接准确地计算横向剪切应力。数值比较表明,当前理论计算的结果精度明显高于同类层合壳理论。2.基于建立的整体-局部高阶理论,本文系统地研究了复合材料层合板有限元方法。●应用精化元法分别提出了精化四边形单元RQLP13和精化三角形单元RTLP23;基于满足单元间C1连续的离散Kirchhoff薄板单元,建立了三角形层合板单元TLP13和四边形单元QLP19。整体-局部高阶理论的应变项中出现了横向位移w的一阶导数和二阶导数,构造有限元时应使用同时满足C0和C1连续的横向位移函数,被称为C0-1连续,是一种新提法。为此,本文用同样节点参数分别构造满足C0和C1连续的两套横向位移函数。本文有限元法列式简单,便于实施,计算过程中无须特殊的数值技巧,求解各种算例效果很好,在规则和不规则网格下,它们都能保持良好的性态。●基于整体-局部1,2-3高阶理论推导了动力及稳定问题的有限元,把修改几何刚度阵的方法推广到复合材料层合板稳定问题。用本文方法分析了软核夹层板和变厚度层合板动力及屈曲问题,结果表明:一阶理论甚至整体型高阶理论不适于预测软核夹层板和变厚度层合板静动力及屈曲响应,本文有限元能够给出准确结果。●组合整体-局部1,2-3高阶理论和Layerwise理论,本文建立了混合模型并应用此模型分析压电层合板问题,研究沿厚度方向电位移选取对结果的影响。在混合模型中整体-局部1,2-3高阶理论模拟压电板的结构变形,Layerwise理论模拟电位移沿厚度方向的变化。该模型突破了以往用位移基高阶理论求解层合压电板必需使用后处理方法计算横向剪切应力的限制。●基于整体-局部1,2-3理论推导了几何非线性有限元并且分析了层合板几何非线性问题。结果表明:对于层合板几何非线性分析,面内位移的二次项对横向剪切应力确实影响较大。