复合壳理论在汽车材料设计中的应用

复合壳理论在汽车材料设计中的应用

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

编译：周冲

研究复合壳理论及其在汽车工业中的应用。许多车辆外体为壳结构。这些结构本身大多为弯曲状，称其为壳。板是壳的一个特殊形式。壳结构研究以三维（3D）弹性理论为基础，由于基于3D理论的研究耗时且费用高，因此，利用板壳理论进行研究。早期的复合壳理论包括剪切变形和转动惯量，不包括准确的曲率表达，称之为简单的一阶剪切变形理论（FSDT）。本文在此基础上提出针对复合厚壳的理论，即FSDTQ理论。

FSDTQ理论对不同厚度和弯曲程度的壳提出了准确的静态和自由振动解决方案。使用ANSYS软件将分析结果与3D有限元分析结果进行比较。研究证明，FSDTQ理论的刚度参数和应力合成方程使分析结果与3D分析结果接近，对于更深更厚的壳体，其静态分析效果更佳。

在应用程序中，FSDTQ理论可以很容易地实现有限元分析代码，在评估固有频率和对整车减振系统的影响时更加准确，对设计模态密度频率分离时很重要。此外，FSDTQ理论拥有更具竞争力的计算速度，在产品的频繁迭代设计开发中，较大结构可以在一个合理的时间内完成执行，而精确的3D理论是做不到的。