高阶理论解决L型梁复合材料层间分层破坏难题

本文主要探讨了在复合材料结构分析领域的一项重要问题，即一阶剪切变形层合板理论在当前的有限元软件中的局限性。传统的有限元素方法在处理板壳等复杂结构时，由于其理论基础的一阶假设，无法精确计算层间应力并分析层间分层破坏，这已经成为复合材料结构设计与安全评估的一大挑战。针对这一问题，作者陈万吉及其团队基于整体-局部高阶剪切变形理论，对主流的Abaqus软件进行了深度定制开发。 高阶剪切变形理论考虑了剪切变形的非线性和局部效应，这使得它在处理L型梁这样的结构时，能够更准确地模拟实际的层间力学行为。L型梁是一种常见的复合材料结构形式，在航空、航天等领域广泛应用，其分层破坏是影响结构性能的关键因素。通过将高阶理论应用于有限元分析，研究人员得以细致地研究层间应力分布以及分层破坏的发生模式，从而更好地预测和防止结构失效。 文中提到，作者对L型梁进行了详细的层间分层破坏实验，并将实验数据与基于高阶理论的数值仿真结果进行了对比。结果显示，两者在破坏形式、位置以及应力大小的预测上高度一致，这证明了高阶理论有限元方法在复合材料层合结构分析中的显著优势。此外，这项工作还得到了国家自然科学基金的支持（项目编号：11402152），显示了其在学术研究领域的前沿性和重要性。 本文的重要贡献在于提供了一种改进的分析工具，使得工程师们在设计和评估复合材料L型梁时能够更加精确地预测和控制层间分层破坏的风险，这对于提升复合材料结构的可靠性和安全性具有重要意义。这项研究不仅深化了我们对复合材料力学行为的理解，也为后续的工程实践提供了强有力的技术支撑。