矩形橡胶复合材料层合板几何非线性分析

文中应用简单高阶剪切层合理论和大变形理论对各向异性纤维增强的矩形橡胶复合材料层合板进行了几何非线性分析.与线性理论相比,本文作者进行的层合板大变形状态的几何非线性分析和所计算的层板应力分布,更具有准确性.     

冲击荷载作用下轴向运动层合板非线性动力学响应

研究轴向运动层合板在冲击荷载作用下的非线性动力学响应。基于单层材料本构关系及大变形理论,考虑几何非线性得到冲击荷载作用下的轴向运动层合板非线性动力学控制方程;通过Galerkin法对控制方程进行离散得到模态方程组,用Runge-Kutta法对模态方程组求解,得到冲击荷载作用下轴向运动层合板的动态响应。讨论了轴向速度、冲击波峰值和相位持续时间对轴向运动层合板动力学响应的影响。     

基于共旋三角形厚薄通用壳元的几何非线性分析

基于共旋列式方法发展了一种用于复合材料层合板结构几何非线性分析的简单高效的三结点三角形平板壳元。该壳元由具有面内转动自由度的广义协调膜元GT9与假设剪切应变场和假设单元转角场的广义协调厚薄通用板元TMT组合而成。为避免薄膜闭锁而采用单点积分计算与薄膜应变有关的项, 同时增加一个稳定化矩阵以消除单点积分导致的零能模式。基于层合板一阶剪切变形理论, 给出了考虑层合板具体铺层顺序的修正的横向剪切刚度, 使该壳元可用于中厚层合板结构的分析。由于共旋列式大转动小应变的假设, 共旋列式内核的几何线性的单元刚阵可仅计算一次而保存下来用于整个几何非线性求解的过程以提高计算效率。数值算例表明提出的壳元进行包括复合材料层合板结构的厚薄壳结构的几何非线性分析的精度高且效率高。     

气浮台-复合材料层合板多体系统的刚-柔耦合动力学研究

基于非线性应变和位移关系,忽略横向剪切变形,用绝对节点坐标法建立了大变形复合材料层合板几何非线性动力学模型。在此基础上,综合考虑层合板风阻和气浮台风阻的影响,建立了气浮台-复合材料层合板多体系统的刚-柔耦合动力学模型。为了真实反映物体之间的约束关系,将气浮台和层合板之间的约束表示为面与面的固定约束。在单轴气浮台动力学仿真实验平台上进行了带有角位移驱动的复合材料层合板大变形刚-柔耦合动力学实验,验证了理论模型的正确性。比较了传统的点固定约束与面固定约束的计算结果差异,阐明了面固定约束的合理性。此外,分析了层合板风阻和气浮台风阻对仿真结果的影响,说明了考虑层合板风阻的必要性。     

复合材料层合板非线性屈曲分析

本文基于高阶变形理论和修正型Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ非线性本构模型，提出一种复合材料层合板非线性热屈曲分析方法。针对四边简支反对称角铺设复合材料层合板，导出了非线性热屈曲临界温度封闭解。数值结果表明：材料非线性能显著降低层合板临界温度。     

复合材料层合板非线性热屈曲分析

本文基于高阶变形理论和修正型Hahn-Tsai非线性本构模型,提出一种复合材料层合板非线性热屈曲分析方法.针对四边简支反对称角铺设复合材料层合板,导出了非线性热屈曲临界温度封闭解.数值结果表明:材料非线性能显著降低层合板临界温度.      

含分层损伤复合材料层合板非线性动力稳定性

采用Reddy 的板高阶剪切变形简化理论研究了含分层损伤复合材料层合板的非线性动力稳定性问题。建立了分层模型, 推导了考虑几何非线性和阻尼效应的Methieu 方程, 给出了该方程的解析解表达式; 研究了参数振动解的稳定性; 然后通过典型数例讨论了分层损伤对层合板固有频率、屈曲临界力以及动力稳定区域的影响; 研究了保守与非保守体系的外载荷的激励频率对层合板第一参数振动的振幅的影响, 以及线性、非线性阻尼对非保守体系的最大牵引深度的影响。由典型算例讨论可知, 随着复合材料层合板分层损伤的扩大, 其动力稳定性能逐渐减弱, 特别是损伤接近层合板的中面时, 分层损伤对其动力稳定性能的影响最大。      

复合材料层合板多钉连接结构累积损伤过程可视化仿真模拟

建立了分析复合材料层合板多钉连接结构的三维有限元模型, 考虑了接触状态非线性和累积损伤过程非线性的影响, 运用ANSYS 中的APDL 编制程序实现了对复合材料层合板机械连接结构整个承载过程的可视化仿真模拟, 同时进行了T300/ Q Y9512 复合材料层合板多钉单剪拉伸试验。结果表明, 在一定几何尺寸下, 复合材料层合板多钉连接结构钉载分配的不均匀性在整个承载过程中并无明显改善。根据本文中提出的累积损伤模型对各孔位变形进行了计算, 计算结果与试验结果吻合较好。从累积损伤过程的仿真结果可以明显看出, 不同几何尺寸的多钉连接结构中各钉孔附近损伤的起始和发展过程具有明显的区别。优化设计结果表明, 不同钉孔处层合板厚度的改变对各钉钉载分配无明显影响, 但孔边法向和切向应力大小和分布均受到严重影响, 对整个多钉连接结构的损伤程度产生很大变化。      

层合复合材料冲击损伤破坏过程研究(Ⅰ)——数值分析

基于连续损伤力学,对弹丸冲击复合材料多层板靶的变形-损伤过程给出了必要的基本方程,进行了三维有限元分析.将靶板处理为具有材料各向异性和结构非均匀性;冲击引起的微损伤是各向异性的,造成材料的非线性;冲击造成的局部大变形,构成几何非线性.宏观损伤(包括层内基体开裂、纤维断裂和层间分层)在有限元分析中用节点分裂法处理.钢质弹丸假设是线弹性的,不考虑它在冲击过程中的损伤.计算结果表明,采用本文中提出的方法,能较好地模拟复合材料层合板受弹丸冲击时的损伤、变形过程.     

用变分渐近法进行复合材料层合板仿真及三维场重构

为有效模拟和准确重构复合材料层合板三维应力/应变/变形场,基于变分渐近方法构建单斜对称的复合材料层合板渐近修正理论和重构关系。主要内容包括:基于旋转张量分解概念用一维广义应变和翘曲表示板的三维应变场,以考虑包括板翘曲变形在内的所有变形;基于变分渐近法将原三维问题分析严格拆分为非线性二维板分析(等效单层板模型)和沿法线方向的一维线性分析;通过层合板厚跨比和二维应变量阶数2个较小参数将应变能渐近修正到第二阶,并转换为Reissner形式以便于实际应用;利用生成的二维板变形和翘曲函数精确重构三维场。通过一具有20层复合层合板的柱形弯曲算例表明:基于该理论和重构过程开发的渐近变分程序VAPAS重构生成的三维应力场精确性较一阶剪切变形理论和古典层合理论更好,与三维有限元精确解相一致。     

不确定性推理理论在卫星故障检测和诊断中的应用

推理理论一般分为确定性推理理论和不确定性推理理论。传统的卫星故障检测和诊断应用的是确定性推理。然而，在卫星故障检测和诊断的实践中，仅使用确定性推理是很难对某些故障进行检测和诊断的，因为这时需要合情推理和容错能力。不确定性推理理论可以满足此要求。目前，航天领域的许多专家和实际工作者正致力于应用不确定性推理理论检测和诊断那些用确定性推理无法检测和诊断的故障。不确定性推理理论包括诸如包含度理论、粗糙集理论、证据推理理论、概率推理理论、模糊推理理论等。笔者研究的卫星故障检测和诊断的三种新方法，分别应用了包含度理论、粗糙集理论和证据推理理论。     

组织理论的演进与发展

组织理论是工业工程和管理科学的基本理论。组织理论研究具有理论与实践双重意义。在介绍组织理论演进历史及其特点的基础上，着重论述组织理论的发展态势－组织现象的复杂化、组织理论的集成化、组织结构的低熵化和组织功能的智能化。     

板带轧制工艺控制理论概要

以最小阻力定律、体积不变条件和秒流量相等条件为内容的经典轧制理论,经试验、演绎形成了较完整的轧制应用技术科学体系,这种体系所反映的是静态规律。在轧制理论发展中引入控制论、信息论、计算机科学等高新技术,对轧制过程进行控制。在轧制理论发展史上,弹跳方程建立之前是以力学为基础建立的经典轧制理论,之后为以力学和控制论为基础建立的基本轧制工艺控制理论。文章提出工艺控制理论概念,是在基本轧制工艺控制理论的基础上建立的新的理论体系,主要内容包括：在连轧张力理论中反映了张力的负反馈,建立了连轧张力理论体系;在厚控过程中,     

从Levinson高阶梁理论的一致变分到高次翘曲梁理论

将矩形截面梁的截面翘曲位移设定为3次Legendre多项式的形式,利用弹性力学平面应力问题分项的不完全的广义变分原理,导出高次翘曲梁理论,得到形式简单易求解的方程。由于引入轴向拉伸的情况,使梁的平面内变形问题得以统一;计及了梁表面剪切荷载的作用,并严格满足表面剪应力边界条件;通过引入轴向位移约束参考点间距离的概念对梁端翘曲约束作更精致地描述,且使得该理论包含了变分一致或者不一致的高阶剪切梁理论。该理论的推导还表明,Levinson梁理论的变分不一致仅仅局限于有转角约束的梁端。通过算例,将高次翘曲梁理论与弹性力学平面应力问题以及Timoshenko梁理论、Levinson梁理论进行比较,初步显示出该理论的优越性。     

道路声屏障降噪理论的研究进展

道路声屏障降噪理论的发展是新型高效声屏障设计的基础, 根据声屏障降噪理论的发展历程将其分为几何与波动声学理论、试验与半经验理论以及边界元理论三种,综述了各自的基本原理和研究进展,比较分析了三种理论的特点和实用范围,为声屏障优化设计提供理论参考.     

层壳考虑横向剪切效应的自由振动分析

本文采用一个分层的剪切变形理论分析层壳的自由振动。假定层壳各层横向剪切应变彼此线性相关,从而未知函数个数与一阶剪切变形理论相同,但控制微分方程的阶数为十二阶,且不含剪切修正因子。文中计算了一个短圆柱壳与两种扁壳的自由振动频率,数值结果与经典层合理论、一阶剪切变形理论及其他剪切变形理论的计算结果进行了比较。      

不同梁理论之间简支梁特征值的解析关系

利用Euler-Bernoulli梁理论(EBT)、Timoshenko梁理论(一阶理论,TBT)和Reddy三阶梁理论(RBT)之间,梁的特征值问题在数学上的相似性,研究了不同梁理论之间特征值的关系。将特征值问题的求解转化为一个代数方程的求解,并导出了不同梁理论之间梁的特征值之间的精确解析关系。因此,只要已知梁的经典结果(临界载荷和固有频率),便很容易从这些关系中获得一阶和三阶梁理论下的相应结果。另外,从这些关系中获得的含有剪切变形影响的结果,可以用于检验一阶和三阶梁理论下梁数值结果的有效性、收敛性以及精确性等问题。     

微粒子复合体介电特性有效媒质理论的形状修正

本文从平均极化场出发,根据平均场理论建立有效媒质理论的形状修正模型,并就微粒的实际分布形态,讨论了两种理论的具体形式,以及微粒形状对有效介电函数的影响。     

Angular responses of the first diffracted order in over-modulated volume diffraction gratings

Abstract

Kogelnik's coupled-wave (CW) theory has been used for decades to predict the diffraction efficiency of volume diffraction gratings. Although this theory has been applied with success to volume diffraction gratings recorded under a great variety of experimental conditions, its predictions deviate from the actual behaviour whenever the hologram is thin or the refractive index is high. In these cases, it is necessary to use a more general CW theory or the rigorous coupled-wave (RCW) theory. Both of these theories allow for more than two orders to propagate inside the hologram. The difference between them is that in the CW theory the second derivatives that appear in the coupled equations are disregarded. The RCW theory does not incorporate any approximation and thus, since it is rigorous, permits judging the accuracy of the approximations included in Kogelnik's CW theory and the more general CW theory. In this article a comparison between the predictions of the three theories for phase transmission diffraction gratings is carried out. Over-modulated diffraction gratings are also recorded in photographic emulsions in order to study the applicability of Kogelnik's theory in this case. Good agreement between theory and experiment is found for both Kogelnik's theory and the RCW theory formulations in the particular experimental cases studied.     

Theory construction in design research: criteria: approaches, and methods

Design involves solving problems, creating something new, or transforming less desirable situations to preferred situations. To do this, designers must know how things work and why. Understanding how things work and why requires us to analyze and explain. This is the purpose of theory. The article outlines a framework for theory construction in design. This framework will clarify the meaning of theory and theorizing. It will explain the nature and uses of theory as a general concept. It will propose necessary and sufficient conditions for theory construction in design. Finally, it will outline potential areas for future inquiry in design theory.