纤维缠绕复合材料壳体非线性有限元分析

  
               通过数值计算，求得了纵向平面缠绕壳体的几何形状和缠绕角等，然后，利用退化壳单元对壳体进行了非线性有限元分析。
   
        以前，人们多用“网格理论”对纤维缠绕壳体的承载能力进行分析，随着“层合理论”的发展，过于简化的网格理论已不再适用于结构的力学分析。但是，由于纤维缠绕壳体的变厚度等特性，目前，还不能作板壳理论对其进行解析，甚至用曲壳单元对其进行有限元分析也还存在着困难，加上目前非线性层合壳体的理论尚不完善，而纤维缠绕壳体常处于大变形状态，因此，本文采用退化壳单元对纤维缠绕壳体进行非线性有限元分析，并用数值方法计算了纵向平面缠绕壳体的结构形状和缠绕角。本工作为工程设计提供了理论依据。

      本工作对退化壳单元作了两点假设：(a)中面法线在变形后虽然不再为法线，但仍为直线，(b)厚度方向不可压缩。在此假设的基础上，直接由连续介值的单刚方程导出单刚元素，并在有限元离散的同时，将三维理论退化为壳体理论。退化壳体理论可容易地处理任意几何形状的壳体，而且，因为刚度矩阵积分式中的变量是厚度及坐标的显函数，因此，退化壳单元可很好地处理变厚度问题。同时，这样做便于模拟壳元与三维元之间的连接问题，退化壳单元因而受到重视。

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