考虑吸湿老化影响的天然纤维增强截断圆锥壳屈曲问题的精确分析

来源：计算力学学报杂志2025年第1期北京时间：

作者：张俊霖,聂雪阳,王雅静,苏新,周震寰

单位：大连理工大学 力学与航空航天学院 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 力学与航空航天学院 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 力学与航空航天学院 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 力学与航空航天学院 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 力学与航空航天学院 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室, 大连 116024

摘要：天然纤维增强材料(NFRC)在潮湿环境下会不可避免地出现吸湿老化行为,严重影响该类材料和结构的稳定性。为分析该问题,本文引入非线性前屈曲效应,提出了一种适用于NFRC截断圆锥壳屈曲问题的精确分析方法。首先,基于Donnell壳体理论推导了NFRC圆锥壳的屈曲控制方程。其次,采用伽辽金法求解非线性轴对称前屈曲变形,并在此基础上进一步求解获得高精度的临界屈曲载荷以及解析的屈曲模态。最后,通过与已有文献和数值仿真对比,验证了本文方法的精确性,并分析了纤维参数和吸湿老化效应参数对NFRC截断圆锥壳屈曲行为的影响。本文的研究结果有望为该类NFRC截断圆锥壳的抗屈曲设计提供理论基础。

关键词：圆锥壳,屈曲,临界荷载,天然纤维增强材料,湿热老化,

基金资助：辽宁省自然科学基金面上项目(2023-MS-118)资助.