智能材料二维问题的状态空间解

抛弃任何有关位移或应力模式的人为假设,引入状态空间理论,从压电、压磁智能材料和电磁耦合弹性介质材料二维问题的基本方程出发,建立了压电、压磁智能材料和弹性介质二维问题的状态变量方程,得到状态变量空间解,此解形式简单、便于应用.     

均布荷载作用下简支磁电弹性梁的解析解

对磁电弹性材料构成的两端简支梁,在均布荷载作用下的弯曲问题按平面应力问题进行了研究.从横观各向同性磁电弹性体的三维基本方程出发,简化得到平面问题的基本方程,给出了用四个拟调和函数表达的四个特征根互异情况下的通解,进而以试凑法推导出了均布荷载作用下简支磁电弹性梁的位移、电势、磁势、应力、电位移和磁通密强度的解析解,所得解有易于理解、便于校对、形式统一简洁的特点.并且将计算结果与压电材料和弹性材料相应结果进行了分析、比较,发现应力σz与τxz材料常数无关,且与各向同性弹性梁结果一致;位移和电势受材料常数影响较大,而应力和电位移影响较小.所得结果为验证各种数值计算方法提供了参考依据.     

纵向冲击下弹簧连接的压电层合杆波动分析

为保证压电振子在复杂的环境下能进行安全工作,需对压电振子受纵向冲击时的波动问题进行研究.建立了末端连接有弹簧的压电层合杆受刚性球纵向冲击时的模型,考虑力电耦合作用,得到了压电层合杆的纵向波动方程,用拉氏变换的方法并通过引用拉盖尔函数对方程进行了求解,得到了杆内位移和电势的解析解.讨论了拉氏逆变换时所用求解方法的优越性,以及电势波的传播特性和电势的分布规律;分析了压电层和弹性层的厚度比对波速的影响,以及应变波沿杆传播的特性.结果表明:引用函数的方法优于传统方法对波动方程的求解;应变波沿杆的传播特性使波前处应变发生突变,后逐渐恢复.     

压磁-压电复合材料的磁电-力学行为研究进展

压磁-压电复合材料是一种新型的多功能材料,兼具压电性和压磁性,磁电耦合效应远高于单相材料。综述了磁电复合材料的磁电-力学行为与特征,主要分析方法包括等效电路法、格林函数法、有限元分析法和状态空间法,并讨论了磁电复合材料中的缺陷影响。     

磁电弹性旋转圆环(圆盘)的三维分析

由控制方程直接得到磁电弹性旋转圆环相应于离心力的特解，利用位移、电势和磁势的通解推导出一个关于应力、电位移和磁感应强度的通解，再在特解上叠加一个准调和函数形式的通解且满足边界条件，从而给出磁电弹性旋转圆环的解析解，同样方法可以得到磁电弹性旋转圆盘的解析解，给出了算例，对磁电材料、压电材料和横观各向同性弹性材料的数值结果作了比较，磁电材料与压电材料的径向位移很相近，与弹性材料有较大差别；磁电材料与压电材料的径向、环向应力都很相近，且与纯弹性材料的应力曲线很相似，三种材料的最大应力都出现在圆盘中心处；径向电位移与半径呈线性规律；磁电材料与压电材料的电位移略有差别。     

多场耦合下压电圆筒的热电弹性瞬态响应

提出一种求解在热冲击和电势激励载荷作用下,正交各向异性压电圆筒结构的热电弹性动力学耦合问题的解析方法.通过实例给出在热冲击和电势激励载荷作用下,正交各向异性压电圆筒内的应力、电位移和电势的瞬态响应历程及其分布规律.     

功能梯度压电旋转圆环的三维解析解

基于三维压电弹性力学方程,采用直接位移法,给出横观各向同性功能梯度压电旋转圆环的三维解析解.设功能梯度压电材料参数是厚度坐标Z的任意函数,广义位移分量是径向坐标r的幂函数的线性组合,其中含有9个待定的位移函数,它们是坐标Z的函数.结合相应的边界条件,求解控制方程,通过直接积分确定位移函数和相应的积分常数,从而确定旋转圆环的力场和电场.算例展示一种材料的梯度指标对力场和电场的影响.     

横观各向同性地基Boussinesq问题的解析解

从横观各向同性弹性体轴对称问题的基本方程出发,对各向同性下的Love位移函数进行了重修正.采用位移解法,利用Hankel变换和反演变换以及Bessel函数理论,得到了材料特征值s1≠s2和s1=s2时横观各向同性地基Boussinesq问题的位移与应力解析解.     

一种新型超磁致压电混合精密位移机构的研究

为了研究大步距高精度精密位移机构,利用超磁致伸缩材料和压电陶瓷材料在驱动原理和使用方法上的相似性,提出一种超磁致伸缩材料与压电叠堆组成的混合驱动精密位移机构,介绍了机构运动原理及控制方式,制作了试验样机.测试表明,所研制的混合精密位移机构能实现双向可控运动,单步前进最大位移可达20μm,调节驱动电压可控制单步位移量,能满足大步距、高精度的驱动要求.     

压电、压磁及电磁耦合弹性介质材料的弹性常数与工程材料常数之间的关系

从横观各向同性的压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的平衡方程、梯度方程和本构方程出发，导出了三维压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的弹性常数在二维情况下的表达式。同时，讨论了平面应力、平面应变和轴对称情况下材料常数的对应关系，进而分析了z轴极化的压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的弹性常数与工程常数之间的关系。分析结果表明压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的弹性常数和泊松比与弹性、压电、介电、压磁、电磁和磁通率等常数有关，这是由于该材料的机电耦合性导致其弹性常数和泊松比较单一材料的要复杂的多。     

横观各向同性地基轴对称问题的应力和沉降分析

通过实验发现岩土地基中普遍存在各向异性现象 ,而目前按照各向同性地基模型计算势必会引起较大误差 ,为了提高地基中应力和沉降计算的精确度 ,本文将各向同性轴对称问题下的拉甫位移函数推广到横观各向同性地基轴对称问题 ,得到了位移分量与横观各向同性下拉甫位移函数的关系式 ,并通过积分变换得到了横观各向同性地基应力和沉降的通解     

层状横观各向同性地基轴对称问题的位移解法

通过对各向同性弹性体力学中拉甫位移函数重新修正,并利用Hankel积分变换理论,在变换域内得到了横观各向同性地基的通解,从而求得单层地基的应力和位移解,运用矩阵传递方法和Hankel积分反演变换推导了层状横观各向同性地基在轴对称荷载作用下的解析解,给出了数值计算结果.     

Fundamental solutions for transversely isotropic magneto-electro-elastic media and boundary integral formulation

Smart or intelligent materials with piezoelectric and/or piezomagnetic, due to their ability of converting energy from one form to the other(among magnetic, electric, and mechanical energies) have been widely used in such hi-tech areas as electrics, laser, supersonics, microwave, infrared, etc. Furthermore, composites made of piezoelectric/piezomagnetric materials exhibit a magneto- electric effect that is absent in single-phase piezoelectric or piezomagnetic materials[1,2]. In order to study …     

横观各向同性体非轴对称半空间问题的统一解

利用Hankel积分变换和Bessel函数理论,在象域中推导了任意非对称表面荷载作用下横观各向同性弹性半空间体内应力分量和位移分量的统一表达式.此解答具有一般性,包含了非对称荷载作用下各向同性弹性半无限体问题.该解答可用于求解单向水平荷载、圆形单向均布水平荷载、单向水平集中荷载、半球形单向水平荷载以及凹盆形单向水平荷载作用等多种荷载边界条件下一般空间问题的求解.     

双参数弹性地基上受压板的自由振动

建立了双参数弹性地基上受压的矩形薄板自由振动位移函数微分方程的一般解 ,其中积分常数由边界来确定。这个解可用以精确地求解板在任意边界条件下自由振动问题。当四边为简支时可应用双正弦级数解法来求得各阶固有频率并进行了讨论     

周边简支空心压电圆板表面均载弯曲

本文利用横观各向同性压电材料的通解和所构造的三个调和函数,给出了受均布载荷的周边简支空心圆板的解析解,退化得到实心圆板的解,比较了ＰＺＴ－４实心圆板和ＰＺＴ－４有相同弹性常数的横观各向同性圆板的中心挠度和弯矩。     

横观各向同性层状场地受水平圆盘状简谐荷载时的响应分析

文章利用文献[1]中所推导的环形荷载作用下,横观各向同性层状场地的位移响应公式,将它们沿径向进行积分,给出了横观各向同性层状场地对圆盘状简谐荷载位移响应的一般形式,并举例说明各种参数对这些响应的影响     

立方准晶材料的裂纹问题

本文通过引入位移函数使得立方准晶的轴对称弹性问题化为求解一高阶偏微分方程。作为轴对称问题的例子,得到了立方准晶含有圆盘状裂纹时其弹性场的分析解,并由此确定了应力强度因子和能量释放率。