温度环境中正交各向异性简支层合拱的热弹性力学解

作     者：神琛斐 钱海 陆春华 

作者机构：江苏大学土木工程与力学学院 

出 版 物：《计算力学学报》 (Chinese Journal of Computational Mechanics)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：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) 

主　　题：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 

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。