压电梯度板壳结构热电弹耦合建模与仿真

摘要

相比于复材层合结构,功能梯度材料不但能提供良好的比刚度,而且降低了分层损伤风险,结构梯度化是高性能结构发展的趋势。针对热电弹耦合下压电梯度结构,基于一阶剪切变形假设,构建了非线性温度梯度耦合下的压电梯度薄壁结构板壳有限元模型,实现高效的压电梯度结构“热-电-弹”耦合数值模拟。推导了压电梯度材料的“热-电-弹”耦合本构模型;假设温度梯度沿厚度方向呈二次变化,构建了2种非线性温度变化物理模型;基于一阶剪切变形假设,推导了多物理场耦合下的板壳有限元方程;采用商业有限元计算结构对本模型的准确性进行了验证,对压电梯度壳体结构进行了参数化仿真。