温度环境中正交各向异性简支层合拱的热弹性力学解

来源：计算力学学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：神琛斐,钱海,陆春华

单位：江苏大学 土木工程与力学学院, 镇江 212013,江苏大学 土木工程与力学学院, 镇江 212013,江苏大学 土木工程与力学学院, 镇江 212013

摘要：正交各向异性复合材料层合结构通常因其轻质高强、高度可定制性等特点,在航空、建筑、制造等多个工程行业有着广泛应用。本文基于热传导方程和热弹性理论,利用结构内位移和应力构建状态方程,求解其在温度环境下正交各向异性简支层合拱的位移和应力分布。首先依据层间温度与径向热流密度的连续性,推导出层合拱内温度分布。根据力学平衡微分方程、几何变形关系以及热应力本构关系,构建了层合拱的状态方程。通过傅里叶级数展开与子层法简化状态方程,并结合层间位移应力的连续性和应力边界条件,求得温度影响下应力和位移解。收敛性分析和有限元结果对比分析,证明了本文方法的高效性与精度。最后以两个算例探讨了温度和厚径比对热应力与位移的影响。

关键词：层合拱,正交各向异性,温度场,热弹性本构关系,传递矩阵法,热弹性力学解,

基金资助：国家自然科学基金(52108148;52478177);中国博士后科学基金(2021M701483);江苏省博士后科研资助计划(2021K574C)资助项目.