復(fù)合殼理論在汽車材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Mohamad Qatu et al. SAE 2013-01-1989.

編譯：周沖

研究復(fù)合殼理論及其在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。許多車輛外體為殼結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)本身大多為彎曲狀，稱其為殼。板是殼的一個(gè)特殊形式。殼結(jié)構(gòu)研究以三維（3D）彈性理論為基礎(chǔ)，由于基于3D理論的研究耗時(shí)且費(fèi)用高，因此，利用板殼理論進(jìn)行研究。早期的復(fù)合殼理論包括剪切變形和轉(zhuǎn)動慣量，不包括準(zhǔn)確的曲率表達(dá)，稱之為簡單的一階剪切變形理論（FSDT）。本文在此基礎(chǔ)上提出針對復(fù)合厚殼的理論，即FSDTQ理論。

FSDTQ理論對不同厚度和彎曲程度的殼提出了準(zhǔn)確的靜態(tài)和自由振動解決方案。使用ANSYS軟件將分析結(jié)果與3D有限元分析結(jié)果進(jìn)行比較。研究證明，F(xiàn)SDTQ理論的剛度參數(shù)和應(yīng)力合成方程使分析結(jié)果與3D分析結(jié)果接近，對于更深更厚的殼體，其靜態(tài)分析效果更佳。

在應(yīng)用程序中，F(xiàn)SDTQ理論可以很容易地實(shí)現(xiàn)有限元分析代碼，在評估固有頻率和對整車減振系統(tǒng)的影響時(shí)更加準(zhǔn)確，對設(shè)計(jì)模態(tài)密度頻率分離時(shí)很重要。此外，F(xiàn)SDTQ理論擁有更具競爭力的計(jì)算速度，在產(chǎn)品的頻繁迭代設(shè)計(jì)開發(fā)中，較大結(jié)構(gòu)可以在一個(gè)合理的時(shí)間內(nèi)完成執(zhí)行，而精確的3D理論是做不到的。