压电层合板壳的数值分析

目的对压电层合板壳进行有限元分析.方法综述了压电层合板壳有限元分析的理论基础和国内外的最新研究成果.结果结合压电结构的变分方程,得出其动力学方程,由此可编制有限元程序.结论有限元方法是分析压电层合板壳的有力工具,有待于进一步深入研究.     

压电层合板壳的数值分析

目的 对电压合板壳进行有限元分析。方法 综述了压电层合板壳有限元分析的理论基础和国内外的最新研究成果。结果 结合压电结构的变分方程,得出其动力学方程,由此可编制有限元程序。结论 有限元方法是分析压电层合板层的有力工具,有待于进一步深入研究。     

压电层合板多场耦合有限元分析及其优化设计

从压电本构方程出发,采用高阶位移场,高阶电势分布和线性温度分布假设,借助Hamilton原理推导了压电层合板结构的力-电-热场耦合的高阶有限元模型.应用ANSYS/APDL语言,编写了热载荷作用下压电层合悬臂板的有限元分析程序.在此基础上,采用零阶优化方法和一阶优化方法对比分析了四边简支板的形状最优控制设计.两种方法吻合良好,验证了程序的正确性.     

压电复合材料层合板弯曲变形及脱粘损伤的有限元分析

采用作者新近提出的四节点压电复合材料层合矩形板弯曲单元,对表面粘贴有压电驱动器的复合材料层合板在外加电场和外载荷作用下的弯曲变形进行了分析。通过与相关文献中结果的比较验证了程序的正确性和单元的有效性。研究了不同铺层形式(特别是非均衡性)对层合板弯曲变形的影响规律,并分析了压电驱动器部分脱粘对驱动变形的影响规律。结果表明:驱动器的脱粘损伤对层合板的弯曲变形会产生较大的影响,甚至可能会导致压电驱动器驱动功能(形状控制)的失效。     

基于有限元模拟的碳纤维复合材料层合板拉伸失效机理分析

碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)具有高比强度、良好的耐腐蚀性,在汽车轻量化研究中受到很大重视。设计了三种不同铺层方式的碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板(单向铺层([0°]₈),各向同性铺层([0₂/45₂/90₂/-45₂]_s),有取向铺层([0/45₂/90/-45₂/0₂]_s)),研究其拉伸破坏形式,并结合有限元模拟进行分析验证。结果表明,拉伸强度与模量主要取决于层合板中沿拉伸方向排列的纤维层数量占比,占比越高,拉伸强度与模量越大。不同角度铺层呈现不同破坏形式,断裂时0°层纤维与基体均发生破坏;±45°层与90°层断裂主要以基体开裂为主;层间结合较好的情况下,0°层和90°层会受到相邻±45°层的影响发生剪切破坏。有限元模拟结果与试验结果匹配度较高,为后续建立汽车零件级产品失效模式评估系统奠定了基础。     

含分层复合材料层合板的高阶有限元分析方法

本文以勒让德多项式逼近位移场沿板厚度方向的变化规律，考虑了含分层损伤复合材料层合板分层区域的横向剪应力分布，对层合板分层区域的刚度进行了修正，并在此基础上建立了分层损伤复合材料层合板的高阶有限元模型，编制了相应的计算程序，分析了分层损伤对复合材料层合板合板弯曲变形和应力的影响。     

精确的复合材料层合板有限元模型

基于两个剪切变形函数,建立了精确的复合材料层板有限元模型。本文模型具有一般形式的二维板壳理论的位移场,但能精确满足层板界面的连续条件及板面的载荷条件,同时有限元模型的节点自由度数为确定值,不随层数的增加而增加。数值结果与精确解比较,表明了本文模型的收敛性和高精度。     

用P型有限元分析层合板的应力

对于较厚的层合板,基于一般高阶理论的应力计算结果往往不能满足工程要求.用基于高阶理论的P型有限元法分析层合板的应力分布规律.位移场用Legendre多项式的积分进行插值,用维数缩减法把三维的层合板问题化成二维问题,用静力凝聚把单元内部自由度凝聚掉,这样可有效地计算各向异性材料层合板的应力分布.结果表明,采用P型有限元求解任意厚度、任意方向铺设的四边形复合材料层合板问题是可靠的.     

层合板机械连接有限元分析

本文采用有限元法,对单列紧固件和多列紧固件情况下的复合材料层合板机械连接进行了分析。得出了其孔边的应力集中情况,应力分布情况,以及多列紧固件连接时接头的载荷传递情况。并分析了多种铺层的影响,得到了一些有意义的结论。     

复合材料层合板热弯曲杂交单元

根据Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ原理建立了复合材料层板杂交元,用于层板热弯曲分析。通过选取应力参数,满足了层间剪应力连续和层板表面条件。通过算例验证了本文单元收敛性好、不闭锁和具有广泛的适用性。     

基于ABAQUS的压电悬臂梁有限元仿真分析

介绍了压电效应与压电材料相关理论及大型有限元分析软件ABAQUS及其力电耦合场分析功能,采用有限元软件ABAQUS对压电材料悬臂梁进行分析.建立了ABAQUS软件压电悬臂梁实体模型,设定几何尺寸和材料特性参数进行性能仿真,具有很好的通用性.讨论了不同电压下电压-位移变化关系.算例结果表明ABAQUS计算结果同理论解吻合很好,具有较高的精度.     

基于压电元件的振动主动控制系统

对一种基于压电陶瓷传感器和驱动器的振动主动控制系统进行研究.采用自制小型电荷放大器替代独立式电荷放大器将振动响应转换成电压信号,研究了相应多输入多输出算法,以柔性悬臂板作为被控对象,进行振动主动控制实验,并对本振动主动控制系统进行了试验验证.     

基于精细计算的结构瞬时最优预测控制

针对地震激励作用下的结构控制问题,提出一种瞬时最优预测控制算法,该算法采用的开闭环控制策略在控制过程中综合考虑了下一时刻位移、控制力输入能量和地震波能量对结构的影响,解决了传统开闭环控制必须知道整个过程中外扰信息的难题,另外对控制过程中的指数矩阵采用精细积分法来求解,避免求解动力状态矩阵的特征值和特征向量,简化了算法中指数矩阵的计算,提高了计算效率,使得算法具有高效率、高精度、对步长不敏感、无条件收敛的优点.在算例中将文中方法与LQG算法进行了比较,证明了文中算法的有效性且优于LQG算法.     

分析纤维增强层合板固有特性的动态有限元

本文提出了一种用于分析正交各向异性的纤维增强层合板之固有特性的动态有限元。考虑层板的特点,采用八节点四十个自由度的矩形单元.构造了满足单元边界条件的动态位移函数,导出了动态元意义下的层板单元特性。据此编制了层板固有特性的动态元分析程序。将实例分析结果与常规元分析结果、实验结果进行了比较,表明在层板固有持性分析中动态有限元法较之于常规有限正法有一定的优越性。     

用样条元分析纤维增强复合材料层合中厚板的弯曲

本文考虑了横向剪切的影响,对纤维增强复合材料层合中厚板,建立了双二次样条矩形板单元,并编制了计算程序。通过一系列算例,说明这种样条单元可以用较少的自由度达到其它相同次数单元所能达到的精度。因此,这种方法能节省计算机的内存及机时。     

层间滑移对复合材料层合板自由振动的影响

讨论了层间的粘贴状况－剪切滑移对复合材料层合结构自由振动的影响。通过引入剪切变形函数,结合界面剪切滑移条件,建立了能反映全部界面条件和板面条件的位移场。位移场形式简单,位移变量不随层数增加,其运动方程方便地反映了层间粘贴状况的影响。算例表明层间粘贴状况对层板基频的影响非常显著,且随层数增加而加剧。     

任意铺层叠层复合材料壳体在考虑横向剪切变形时的有限元分析

在借鉴了清华大学谢志诚教授提出的一个有限元模型后,对复合材料叠层壳在任意荷载下考虑了横向剪切变形时进行有限元的分析.在分析中,通过对壳体的总体刚度矩阵进行量级分析,得到相互解耦的渐进方程.结果得到与三角级数N相关的各广义位移量,最后再将与N有关的所有项叠加即可得到原问题的解.本文所得到的解与一般文献所不同的是,本文不仅给出了薄膜解,而且还给出了剪应力的分布情况.