基于一阶剪切变形假设和哈密顿原理建立了碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)增强功能梯度板大变形非线性有限元模型,实现了CNT纤维增强功能梯度复合板在发生大变形时的准确计算.该非线性模型不但包含几何全非线性应变一位移关系,还考虑薄板结构法向发生大转角的情形.通过与已有数据对比验证了所建模型的准确性.利用所建模型对四种典型的CNT分布形式,即均匀分布、O型分布、V型分布和X型分布的CNT纤维增强功能梯度复合板进行几何大变形非线性计算和分析,讨论CNT体积分数、CNT分布方式、结构宽厚比和载荷对CNT纤维增强功能梯度复合板的影响.研究表明:随着CNT体积分数的增加,该功能梯度复合板的刚度随之增加;相同体积分数下,X型分布复合板的刚度最大,均匀分布和V型分布次之,O型分布复合板的刚度最小.为CNT纤维增强功能梯度复合板的工程应用提供参考.
碳纳米管 功能梯度材料 几何非线性 一阶剪切变形