压电层合壳体等几何建模及分析
刘涛1
许文祥1
蒋雅芬2
胡晓磊1
张顺琦3
1.安徽工业大学 机械工程学院,马鞍山 2430322.安徽工业大学 创新创业学院(工程师学院)、工程实训中心,马鞍山 2430323.上海大学 机电工程与自动化学院,上海 200444
摘要：[目的]传统有限元法在建模过程中存在几何不精确性和单元阶次较低的问题,在处理含有曲线或曲面的复杂几何模型时,会引入逼近误差.相较而言,等几何分析方法将非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS)基函数作为形函数,具备几何精确、高阶连续、高精度和无需传统网格划分过程等优势.因此,基于等几何分析方法和一阶剪切变形理论建立了一种能够精确预测压电层合壳体结构力-电行为的等几何分析模型,并进行相应分析.[方法]首先,利用NURBS基函数推导了Reissner-Mindlin壳单元的位移离散方程;其次,考虑材料的纤维角度,建立了从局部坐标系到全局坐标系的压电本构方程的转换关系,并采用Hamilton变分原理构建了压电层合壳体的等几何分析模型;然后,利用构建的等几何分析模型对经典壳体问题进行了分析,并将等几何分析模型的结果与已有文献和有限元软件仿真的结果进行了对比,验证了模型的精确性和高效性;最后,对机-电载荷作用下压电层合壳体的静力学和动力学响应进行了分析.[结果]数值结果表明,所建立的压电层合壳体的等几何分析模型具有较高的计算精度,并且同时适用于普通单层壳体、层合壳体及压电层合壳体等结构的分析.
关键词：等几何分析一阶剪切变形理论压电层合壳体静力学响应动力学响应
分类号：TB333(工程材料学)
论文发表日期：2026-04-30
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 122-133 )
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