轴向极化的层合压电圆柱壳的自由振动

从轴向极化的三维圆柱型正交各向异性压电弹性力学基本方程出发,建立了状态方程。采用细分近似方法,得到了状态变量解。分析了两端简支的层合压电圆柱壳的自由振动问题,给出了频率方程的精确形式,并作了具体计算。     

含多分层损伤平面编织层合板的振动特性

基于层合板Mindlin一阶剪切变形理论,研究了多处分层损伤对复合材料层合板固有特性的影响规律。根据一般分层模型,并采用线性接触模型模拟分层区域上、下子板的相互作用,建立含多个椭圆内埋型分层损伤平面编织层合板自由振动分析有限元模型。通过典型算例分析,讨论了椭圆分层区域长轴与试件纵向夹角对平面编织层合板固有频率的影响。结果表明,对于内埋型分层损伤,表面分层与中间分层对固有频率的影响区别很小;分层区域的长轴与试件纵向夹角越大,损伤对固有频率的影响越大。     

含分层损伤大层数复合材料层合板层间热效应分析

在机械载荷和热载下对含分层损伤大层数复合材料层合板采用三维有限元法分析其后屈曲行为。这种有限元的特点是每个单元可包含多个具有不同铺设角、不同组分材料的铺层。在分析中引入接触元来防止层间的闭合接触效应,并进一步分析了分层前缘的能量释放率。结果表明温度对于复合材料层合板的层间破坏有重要影响。     

具有压电材料铺层的自适应层合板的分析

如果把压电材料作为复合材料层合板的铺层之一, 层合板就变成所谓的压电自适应层合板, 它除了具有承载能力外, 还具有检测、动作等功能。本文将压电元件的驱动效应等效为力学载荷, 并用经典层合板理论对压电自适应层合板进行了分析, 理论分析结果和实验结果非常符合。      

用无网格法分析带压电层的裂纹板的振动特性

将无网格伽辽金法（EFGM）应用于求解含压电层裂纹板的横向自由振动问题。建立了系统的能量泛函,根据弹性动力学推广的Hamilton原理和引入无量纲量,推导了含压电层的裂纹矩形薄板的变分式;建立了无网格伽辽金法离散的控制方程。通过数值计算,得出了薄板的无量纲固有频率随裂纹和压电片几何参数的变化曲线,分析了裂纹的参数和数量对矩形薄板的横向振动特性的影响。     

压电与导体双材料界面端的奇异性研究

提出了一种求解平面应变条件下横观各向同性压电与导体双材料界面端的应力及电位移奇异性的特征值法。基于横观各向同性压电材料的基本方程和一阶近似假设,利用分离变量形式的位移函数和电势函数,导出了关于应力和电位移奇异性指数的奇异性特征方程。求解由无网格法离散的特征方程,即可得到应力和电位移的各阶奇异性指数,同时还可得到相应的应力和电位移角函数。数值计算结果与文献中给出的结果非常吻合,表明该方法具有很高的精度和效率。     

电压激励下四边简支压电层合板的振动分析

以压电陶瓷-金属-压电陶瓷对称层合板为研究对象,依据小挠度弯曲理论,根据Hamilton原理和Rayleigh-Ritz法推导出了电压激励下压电层合薄板的振动方程。以四边简支的压电层合薄板为算例,用ANSYS软件建立有限元模型并对其进行模态分析、瞬态动力学分析,仿真结果与理论值基本相符,验证了本文理论的正确性;通过改变电压幅值的大小分析其对中心节点位移响应幅值以及x,y方向应力幅值的影响。通过改变阻尼大小分析其对薄板横向位移的影响。数值模拟了薄板中心处节点x,y方向应力随时间的变化规律,并分析了薄板最大应力出现位置及随时间的变化规律,所得结论可为压电振子的设计和分析提供一定的理论参考。     

绝对节点坐标法中压电层合板的大变形研究

压电层合板可以通过对作动器施加电压变形为各种形态,在智能可折叠结构领域具有潜在的应用前景。理解这种结构的大变形作动机理是软体智能结构设计的基础。利用等效单层模型,基于绝对节点坐标法（ANCF）,建立了一种柔性压电层合薄板单元。引入了压电材料的本构方程来推导弹性力和压电力,建立了压电层合薄板单元的动力学方程,并对比了在大变形范围内三种曲率表达形式的收敛效果。通过与ABAQUS有限元软件求得的结果进行比较,验证了压电层合薄板单元的正确性,并给出了一些大变形算例。结果表明,在压电材料全覆盖、部分覆盖、多段覆盖等情形下,该单元均能得到较为稳定的结果,表明此单元可以与单层线弹性单元进行耦合。此外还研究了压电层合板受集中力状态下的动态响应。该研究有助于理解受智能压电材料驱动的柔性或软体结构的复杂耦合非线性力学行为。     

含任意分层缝纫正交层合板压缩屈曲分析

建立了分析含任意形状分层的缝纫增强复合材料层合板压缩屈曲问题的连续分析模型。该模型允许缝纫层合板含有一个或多个形状不同的分层。分析结果表明,缝纫针脚在分层区域的分布、缝纫密度和缝线的等效刚度系数对分层子板的压缩屈曲应变均有较大影响。      

用压电元件实现复合材料层合板振动控制的数值分析

采用板的一阶剪切变形理论，对含有压电材料层的复合材料层合板，从机电耦合的变分方程及Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理出发，建立起求解其动态响应 的有限元方程。同时也给出了压电材料层作为传感元件时的传感方程及作为作动元件时的作动方程。并采用速度反馈控制实现了层合板的主动振动。最后给出了计算实例。     

受压对称迭层矩形板的自由振动分析

根据受压的对称迭层矩形板自由振动的微分方程可以求得各种解析解来求解各种边值问题。迭层板有两种,一种是正交铺设,其方向与坐标轴平行,属正交异性板,当板的四边为简支时,可用双正弦级数来求解自由振动的各阶频率及其振型以及均匀受压的各阶临界载荷及其屈型。另一种是角铺设,属各向异性板,当两相邻边为自由,另两边为简支或固支时可用复数级数来求解其最低频率及其振型以及最低临界载荷及其屈型。此时其特征方程的根为两对复根,且可表成三角级数和双曲线级数,以满足边界条件。另外用代数多项式和双正弦级数组成的解来满足角点条件。在算例中计算了若干板受压或不受压的振动频率和临界载荷,并与其他文献进行了对比。     

含脱层单向铺设层合梁非线性后屈曲分析

采用四分区模型,将含脱层单向铺设复合材料层合板梁分为4个子梁,根据复合材料层合理论,考虑后屈曲路径上位于脱层界面上、下子梁之间的局部受力与变形机制,建立了子梁之间接触力与变形之间的非线性定量关系。在此基础上,结合可伸长梁的几何非线性理论,推导出了计及接触效应的各子梁的非线性后屈曲控制方程。设定简支板梁的边界条件以及脱层前沿处各子梁之间力和位移的连续性条件,通过对控制方程和定解条件归一化,采用小参数摄动法求解,并根据梁的平衡微分方程的特点,解析其通解与特解的构造,获得了含脱层单向铺设层合梁受轴向压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。通过对含脱层单向铺设的复合材料层合梁进行数值分析,综合讨论了脱层长度和深度等对层合板梁的临界屈曲载荷及接触性能的影响,并将所得的理论解与ABAQUS有限元分析得到的结果进行对比,结果表明二者高度吻合。研究发现梁的屈曲模态包含宏观的整体失效模态和界面的微观屈曲模态。梁的屈曲荷载和接触性能都是其固有属性,前者受梁的几何参数和材料参数的影响较显著,而后者则主要受脱层的位置和大小影响。     

横观各向同性层合压电矩形板稳定问题的三维精确分析

从横观各向同性压电弹性力学的三维基本方程出发,通过引入位移函数和应力函数,构造了两类相互独立的状态空间方程,使原方程解耦成两个低阶方程,有利于具体问题的求解。对于四边简支压电层合矩形板面内双向均匀受压的稳定问题,建立了层合板上下表面状态变量间的关系式,利用边界条件进一步导出特征方程。发现存在两类彼此无关的稳定形式:第一类对应板的纯面内稳定,而第二类则是一般意义上的板的弯曲稳定。给出了数值结果,并考察了相关参数的影响。     

正交各向异性复合材料对称层合板的自由振动

本文对任意厚度的正交各向异性矩形对称层合板, 使用哈密顿原理计算了在简支、固支和自由三种边界条件的各种组合下的自振频率及振型, 并在经点层合板理论和一种包括剪切变形和转动惯量在内的更为精确的理论下, 分别得到了两种计算结果。可以发现, 对厚宽比大及E/G值高的情况, 修正理论给出的频率值远比结典理论值精确, 频率的理论解与实验观察得到的结果进行了对比并给出了一些振型图片。      

平行四边形加肋板自由振动分析的无网格法

基于一阶剪切理论,提出一种求解平行四边形加肋板自由振动问题的无网格法,通过用一系列点来离散平板及肋条,得到加肋板的无网格模型。基于一阶剪切理论及移动最小二乘近似求出位移场,以梁模拟肋条,求出平行四边形加肋板总动能及总势能。再由Hamilton原理导出加肋板自由振动的控制方程,采用完全转换法引入边界条件,求解方程得出结构自振频率。以不同参数的加肋板为例,将该文解与ABAQUS有限元解进行比较分析。研究表明,该方法能有效地分析平行四边形加肋板自由振动问题,在肋条位置改变时,又避免了网格重构。     

具有中间支承的正交异性矩形板自由振动分析

应用一般解析解来求解具有中间支承的正交异性矩形板的自由振动问题。一般解析解能求解任意边界条件矩形板的振动问题。求解过程是将整块板看成是沿中间支承分开的两块板。沿支承边两块板的挠度均等于零;斜度和弯矩均相等。由全部边界条件和连续性条件可以求解各阶频率和振型。对几种具有简支边、平夹边或自由边的板进行了计算。     

混合边界矩形板的自由振动分析

应用一块板的一般解析解来求解混合边界矩形板的自由振动问题。一块板的一般解析解适用于求解任意边界条件矩形板的振动问题。混合边界矩形板的求解过程是将整块板分解为若干块板,每块板仅有均匀的边界,每两块相连的板边则具有连续性条件。利用全部边界条件和连续性条件即可求解各阶固有频率和振型。对几种具有简支边、平夹边或自由边混合边界的板做了计算,并与其它文献结果进行了对比。     

具有分层损伤复合材料加筋与无加筋层合板热-机械力屈曲性态

基于复合材料一维剪切理论——Mindlin 理论, 给出了材料性质与温度有关的含分层损伤复合材料加筋和无加筋层合板的线性和非线性热-机械力耦合情况下的屈曲问题有限元分析方法, 并研究了含分层损伤的加筋和无加筋层合板的两种不同类型的热- 机械力屈曲问题。通过典型算例分析, 讨论了热-机械力耦合效应和分层大小对含分层损伤结构的屈曲性态的影响关系。     

Hamilton体系下含弱粘接复合材料层合板的无网格求解方法

该文结合径向基点插值函数、弹簧层模型和弹性材料修正后的H-R（Hellinger-Reissner）变分原理,推导了含弱粘接复合材料层合板控制方程的无网格列式。利用典型径向基函数Multiquadric（MQ）,计算了含弱粘接复合材料层合板的应力与位移。通过与精确法的对比,证明了控制方程无网格列式的正确性,并研究了弱粘...     

压电复合材料矩形厚板弯曲的三维分析

本文从压电弹性材料的三维理论出发,利用状态空间方法分析了四边简支的压电复合材料矩形板受任意荷载作用的弯曲问题。由于不作任何简化假设,故可适用于任意厚度矩形板的精确分析。文中得到了相应传递矩阵的直接表达式,从而在计算中避免了矩阵求逆,最后给出了算例。