Levinson微梁谐振器热弹性阻尼的广义热弹耦合分析

本文基于Levinson梁理论和单向耦合的非傅里叶热传导理论,在不同边界条件下研究了均匀微梁的热弹性阻尼（thermoelastic damping,TED）。忽略温度的轴向梯度引起的热流,给出了Levinson微梁横向自由振动的热弹性耦合微分方程,与微梁不考虑热弹性阻尼时的自由振动方程进行比较,从方程形式的相似性上得到了复频率的解析解,进而求得了代表微梁结构热弹性阻尼的逆品质因子。在此基础上,采用有限元方法计算了微梁结构考虑非傅里叶热传导时的逆品质因子,并将有限元结果和理论分析结果进行了对比验证。通过数值计算结果定量分析了微梁的几何尺寸、边界条件以及频率阶数对微梁热弹性阻尼的影响规律。计算结果表明：在不同频率阶数时,微梁的热弹性阻尼最大值不变,临界厚度均随着频率阶数的增大而减小;不同边界条件下微梁热弹性阻尼最大值对应的临界厚度随着支座约束刚度的增大而减小;忽略轴向的温度梯度引起的热流,在梁尺寸较小时会带来一定误差。     

功能梯度Levinson圆板弯曲解的均匀化和经典化表示

基于Levinson三阶剪切变形理论,研究了材料性质沿厚度任意连续变化的功能梯度材料圆板的轴对称弯曲问题。首先,建立了功能梯度材料圆板在Levinson板理论下轴对称弯曲问题位移形式的控制微分方程,其中考虑了拉-弯耦合和三阶剪切变形效应。然后,利用载荷等效关系以及均匀板的经典理论控制微分方程,导出功能梯度圆板在Levinson剪切变形理论下弯曲解与经典理论下均匀圆板的挠度之间的解析转换关系,给出了转换系数的计算公式。由此,可将功能梯度材料圆板在Levinson三阶剪切理论下的弯曲问题转化为相应均匀薄圆板在经典理论下的弯曲问题求解,以及转换系数的计算问题。     

非完全覆盖双层微梁谐振器热弹性阻尼建模

热弹性阻尼是决定微机械谐振器品质因子上限的关键参数之一。以往热弹性阻尼解析解只适用于完全覆盖多层微梁结构。由于制造工艺和实际功能需求，非完全覆盖双层梁为代表的复杂结构形式更普遍。基于傅里叶传热定律，推导出非完全覆盖双层微梁谐振器热弹性阻尼的解析解。同时利用数值方法和实验验证了该解析解的有效性。并分析了镀层厚度、长度和位置对热弹性阻尼的影响。     

用弹性力学方法研究横观各向同性四边简支矩形平板的自由振动问题

本文用横观各向同性体的弹性力学方程,分析了四边简支横观各向同性矩形板的自由振动问题。平板自振频率的特征方程可以分解成三个因子的乘积,它分别对应于厚度剪切振动、反对称振动和对称振动。通过数值算例,考察了非各向同性对自振频率的影响,并同经典理论、Mindlin修正理论作了比较。计算表明,板的面内和横向杨氏模量之比,对高阶自振频率有较大的影响,而一般的修正理论都不能得到这个结论。     

复合材料多层厚板的精化高阶理论及其有限元法

本文提出了一种经过改进的复合材料多层厚板的精化高阶剪切变形理论,采用Legendre多项式来逼近位移场沿厚度方向的分布,较好地模拟了横向剪切变形和层间拉、压变形,利用层板上,下自由表面横向剪应力为零的边界条件,对所假定的位移场作了化简,在此基础上构造了相应的有限元.文中通过一些典型算例,与Pagano的弹性力学精确解[9]以及其他高阶理论的解作了比较,说明本文的精化高阶剪切变形理论及其相应的有限元具有精度高和收敛快的优点.     

热环境下功能梯度材料板的自由振动和动力响应

基于Reddy高阶剪切变形理论和广义Kármán型方程,用双重Fourier级数展开法求得了四边简支功能梯度材料板的自由振动及动力响应的解析解,分析中考虑了热传导以及组分材料热物参数对温度变化的依赖性,讨论了材料组分指数和热环境对固有频率及动力响应的影响。     

复合材料多层厚板的精化高阶理论及其有限元法

本文提出了一种经过改进的复合材料多层厚板的精化高阶剪切变形理论,采用Legendre多项式来逼近位移场沿厚度方向的分布,较好地模拟了横向剪切变形和层间拉、压变形,利用层板上,下自由表面横向剪应力为零的边界条件,对所假定的位移场作了化简,在此基础上构造了相应的有限元.文中通过一些典型算例,与Pagano的弹性力学精确解[9]以及其他高阶理论的解作了比较,说明本文的精化高阶剪切变形理论及其相应的有限元具有精度高和收敛快的优点.      

弹性力学Hamilton体系下的稳定问题

通过在Hellinger-Reissner广义势能中引入应变的非线性项,推导出了弹性力学Hamilton体系下的屈曲基本方程。并运用弹性力学方程组一般解的统一理论给出其一般解。最后作为例子,给出了两端简支的梁、组合梁和四边简支板、组合板的临界载荷,并与经典解做了比较。结果是严格弹性力学意义(没有引入任何几何变形假设)下的精确解。为衡量各种计入剪切变形的薄板、中厚板理论的准确性提供了一个标准。     

广义函数论在厚板弹塑性动力分析中的应用

本文运用广义函数论理δ函数的导数，推演得到了厚板动力影响系数，考虑厚板材料具有强化行为，利用已知弹性解进行厚板弹塑性动力分析，对任意荷载作用下的矩形厚板的弹塑性动力响应出解的一般表达式，文中以四边简支矩形板为例给出了数值结果，对按改进理论和经典理论所预示的结果进行了比较，本文方法可以厚板与连续介质共同作用的场合。     

一种非完全覆盖多镀层微圆板谐振器热弹性阻尼通用计算框架EI北大核心CSCD

热弹性阻尼(thermoelastic damping, TED)是决定微机械谐振器品质因子上限的关键参数之一。该研究首次提出了一种计算具有多个非完全覆盖镀层微圆板谐振器TED的通用理论框架。该解析模型可退化到完全覆盖双层微圆板TED模型，数值方法同样验证了当前模型的有效性。同时提出可用工程设计领域快速计算的简单模型，并分析了该简单模型的适用范围。最后研究了具有2个非完全镀层微圆板TED频率谱特性，发现了频率谱的三Debye峰现象。