Nonlinear Finite Element Analysis of Rubber Composite Shells

Abstract

A finite-element solution for rubber composite shells is presented. Sandwich laminates with a rubber core have also been studied. Incompressibility of a rubber matrix and complexity of composite shells bring forth the need for a sound numerical model to describe the behavior of such engineering materials. The developed model was applied to a degenerate shell element within the limits of the first- and thirdorder shear deformation theories. The model allows to predict with a sufficient accuracy the nonlinear behavior of sandwich shells with composite skins and rubber cores and composite shells with a rubber matrix.

Представлено конечноэлементное решение для композитных оболочек с каучуковой матрицей. Рассматриваются также многослойные конструкции с каучуковой основой. Для учета несжимаемости каучуковой матрицы и неоднородности структуры многослойных оболочек необходимо разработать на основе численных методов хорошо обоснованную модель, описывающую поведение указанных строительных материалов. Предложенная модель применялась авторами к вырожденному элементу оболочки в рамках деформационных теорий сдвига первого и третьего порядка. Модель позволяет достаточно точно прогнозировать нелинейное поведение многослойных оболочек с тонкими прослойками из композитного материала и слоями каучука, а также композитных оболочек с каучуковой матрицей.

Наведено скінченноелементннй розв’язок для композитних оболонок із каучуковою матрицею. Розглядаються також багатошарові конструкції з каучуковою основою. Для урахування нестисливості каучукової матриці і неоднорідності структури багатошарових оболонок необхідно розробити на основі числових методів добре обгрунтовану модель, що дозволить описати поведінку указаних будівельних матеріалів. Запропонована модель застосовувалась авторами до виродженого елемента оболонки в рамках деформаційних теорій зсуву першого і третього порядку. Модель дозволяє достатньо точно прогнозувати нелінійну поведінку багатошарових оболонок із тонкими прошарками з композитного матеріалу і шарами каучука, а також композитних оболонок із каучуковою матрицею.