2020年1月9日，結(jié)構(gòu)工程研究領(lǐng)域著名期刊《Thin-Walled Structures》發(fā)表了上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院工程力學系喬丕忠教授課題組的研究成果“A novel semi-analytical method for buckling analysis of stiffened laminated composite plates”。該研究獨特地利用Heaviside函數(shù)來處理加筋板中的材料和幾何形狀不連續(xù)性問題，推導出了復合材料加筋壁板屈曲載荷的半解析解，首次創(chuàng)新地解決了工程實際中經(jīng)典的力學問題。評審人一致認為該研究為經(jīng)典問題提供了一獨特的創(chuàng)新思路。
圖1：復合材料加筋壁板的總體和局部屈曲模態(tài)獲取
加強筋板殼結(jié)構(gòu)在船舶海洋、土木水利、航空航天工程的薄壁結(jié)構(gòu)中十分常見。筋條附著于薄壁結(jié)構(gòu)上，可以極大地提高構(gòu)件的承載能力。復合材料由于其比強度高、比模量大、可設(shè)計性強等優(yōu)點在工程實際中的應用越發(fā)廣泛，因此復合材料加筋壁板的穩(wěn)定性問題受到了國內(nèi)外諸多學者的關(guān)注。由于復雜的幾何形狀和材料的非線性，該問題多利用有限元進行求解。但通過有限元方法來研究其材料參數(shù)、幾何參數(shù)的影響時，過程缺乏物理意義，并且十分耗時。
現(xiàn)有常規(guī)的處理筋條的方法主要分為Smear方法和離散板方法，其中Smear方法對筋條數(shù)目有要求，而離散板方法計算量大，所以亟待提出一種新的方法對加強筋進行處理。研究團隊通過將加強筋部分視為局部剛度增強，獨特地利用Heaviside函數(shù)對加筋壁板進行連接，建立了加筋板的等效模型。并基于伽遼金方法完成了對復合材料加筋壁板在任意邊界條件下的屈曲問題的研究。該方法對于加強筋的數(shù)目、形狀、材料參數(shù)等均沒有限制，且總體（global）和局部（local）屈曲均能獲取（如圖1），極大拓展了復合材料加筋壁板的穩(wěn)定性研究能力。
該論文的第一作者是黃思馨博士研究生，通信作者為喬丕忠教授。該項研究工作得到了國家自然科學基金和中國商飛的資助。
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