基于ABAQUS的复合层状板热屈曲失稳仿真分析

1. 引言

复合材料层合板由不同方向的单层板叠合而成。当结构受到温度变化作用时，由于各铺层热膨胀系数（CTE）的差异以及层间约束，会产生复杂的热应力。当热应力达到临界值时，结构可能发生屈曲失稳现象。预测复合材料层合板的热屈曲临界温度或临界载荷，对于高温环境下的结构安全设计至关重要。ABAQUS作为强大的非线性有限元分析软件，提供了完善的复合材料建模工具和热力耦合分析能力，是进行此类仿真的理想选择。

2. 模型建立

2.1 几何模型

在ABAQUS/CAE中，创建代表复合材料层合板的几何体。通常使用壳单元（Shell）进行建模，因其能高效模拟薄板结构。但是为了观察到每层材料间的温度传递和受力情况，我们使用三维实体进行建模，层合板的尺寸（长、宽、总厚）需要根据实际情况定义。层与层之间完美接触，建模过程采用整体式分割进行。

2.2 材料属性定义

这是仿真的关键步骤。复合材料通常表现出正交各向异性。需要为每一铺层定义以下属性：

• 密度
• 弹性性能：杨氏模量, 泊松比, 剪切模量。