层间光滑接触的双层厚壁圆筒中周向导波

通过对双层厚壁圆筒周向导波的频散现象的研究,以及与单层圆筒周向导波特性的比较,发现周向导波在双层厚壁圆筒中传播时,会发生明显的频散现象和模态干涉现象,其第1阶模态在高频时接近于无频散Rayleigh面波。在其高阶模态上,层间效应被弱化,因此,应将层间界面裂纹无损检测的频率激发范围,集中于低阶模态频率上。研究发现,第2阶模态,具有在层间界面上集中能量的特点,因此,可用于层间界面裂纹的周向导波无损检测技术中。     

层合开口柱壳热应力问题的解析解

基于具有任意混合边界条件的Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ广义变分原理,在柱坐标系下导出正交各向异性层合开口柱壳混合状态方程和边界条件算子方程的弱形式,建立了层合开口柱壳的热应力混合方程,化混合方程的Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程,在求解中利用Ｈａｍｌｉｌｔｏｎ矩阵的性质和矩阵传递法,保证了层间应力和位移的连续性。给出了任意厚度层合开口柱壳在热荷载和机械荷载共同作用下的解析解。本文提出的方法弱化了求     

圆柱壳中结构振动波的传播特性

计算了圆柱壳中低阶和高阶周向模态结构振动波的频散结果，得到了相应的频散曲线。着重分析了近场波和衰减驻波的性质及其随频率变化的规律，结果表明：纵向伸缩近场波和扭转近场波都不具有通常意义上的纵向伸缩和扭转的性质，弯曲近场波则具有通常意义上弯曲性质；衰减驻波大体上是弯曲性质的驻波。文中把低阶和高阶周向模态情况下波的频散规律也作了比较。     

含弹性连接和夹层流体的双层壳振动传递特性研究EI北大核心CSCD

为研究水中隔振器的振动传递机理,结合子结构导纳法、波传播法和四端参数法,建立了含弹性连接和夹层水的双层圆柱壳振动耦合理论模型。模型分为内、外壳两个子结构以及弹性连接构成的修正子结构,采用结构刚度和连接刚度构成的矩阵描述夹层流体的影响,推导内壳以内的水介质声压,对水中隔振器的振动传递特性开展了研究。结果表明:对存在夹层水介质的条件下,内壳以内的水介质流体负载效应同时作用于内外壳;内外壳夹层水对壳间的振动传递起到了“短路”作用,降低了隔振器的减振性能,且与夹层厚度无关;此外,与刚性支撑连接相比,水中隔振器仍具备一定的隔振效果。     

压电弹性层合梁-板结构中SH波的传播

建立了压电层合梁-板结构的压电-弹性动力学基本方程式，在给定压电层合梁-板结构形式和波传播方向的情况下，对基本方程式进行了简化；利用连续性条件和边界条件，建立了波传播的特征方程式，并对波动方程式进行求解；得到了前三阶频散关系曲线。通过实例数值计算，讨论了弹性层、压电层的厚度比与频散关系的影响，得出了SH波在压电层合梁-板结构中传播的基本特性。     

Love波在电磁弹性多层结构中的频散特性

在电磁弹性多层结构模型的基础上, 通过本构方程和场方程推导出Love 波在电磁弹性介质中的波动方程。利用传递矩阵方法, 给出了一定边界条件下Love 波在该结构中的频散方程。通过对算例进行分析, 得出了Love 波在电磁弹性多层结构中传播的一些特性。      

双层管结构中扭转模态传播特性的理论分析与实验研究

通过分析不同的应力和位移边界条件得到了三种不同双层管结构中扭转模态的频散方程。不同结构中频散方程的阶次也不相同。并进行数值求解,得到相应的频散曲线。对不同双层管结构中扭转模态尤其是T(0,1)模态的主要传播特性进行了分析。然后,利用厚度剪切压电陶瓷片分别在这三种不同的管结构中进行了激励接收扭转模态的实验。实验结果与理论分析较为吻合。结果表明,利用全局矩阵法可以得到不同双层管结构的扭转模态频散方程,并且其频散曲线可用作模态选取的理论指导,用于这些管结构的缺陷检测。     

层合开口桩壳热应力问题的解析解

基于具有任意混合边界条件的Hellinger－Reissner广义变分原理,在柱坐标系下,导出正交各向异性层合开口柱壳混合状态方程和边界条件算子方程的弱形式,建立了层合开口柱壳的热应力混合方程,化混合方程为Hamilton正则方程,在求解中利用Hamilton矩阵的性质和矩阵传递法,保证了层间应力和位移的连续性,给出了任意厚度层合开口柱壳在热荷载和机械荷载共同作用下的解析解。本文提出的方法弱化了求解方程,物理概念清晰,无需特殊技巧,具有一般性和便于推广。本文也为验证其它数值方法的正确性和计算精度提供了考题和依据。     

复合材料层合板壳热弹性动力响应

本文提出了一个复合材料层合扁壳的位移场。据此导出了在力载和热载作用下的板壳运动方程。该位移场满足层间位移和横向剪应力的连续性,较充分反映了横向剪切对层合板壳力学行为的影响,但位移场的变量和运动方程均为五个,与一阶剪切变形理论相同。文中以暂态响应为例考察了横向剪切变形对层合板壳动力响应的影响,显着改善了解的精度。      

外压作用下椭圆截面柱壳的弹性屈曲

基于能量法推导了外压作用下椭圆截面柱壳弹性屈曲临界荷载的理论解,推导中考虑了椭圆截面连续变化的曲率,引入带有衰减系数的位移函数以反映外压作用下椭圆柱壳的变形特点,并利用里兹法求解外压椭圆柱壳的能量方程。由椭圆柱壳理论解退化求得的圆柱壳外压屈曲荷载与已有文献的经典解吻合良好,与有限元分析结果的比较进一步验证了该文理论解的准确性。基于理论解的参数分析表明:在外压作用下,椭圆柱壳具备比圆柱壳更优越的力学性能;椭圆柱壳的外压屈曲荷载随椭圆截面比的增大而增大,随壳体名义径厚比的减小而增大;椭圆柱壳的外压屈曲荷载随壳体长度的增大而降低,但当名义长径比大于1左右后,屈曲荷载基本保持不变。     

壳间连接介质对双层壳声辐射性能的影响

研究了不同壳间连接介质的加筋双层壳的振动声辐射特性.基于Flügge壳体理论和Helmholtz波动方程,求解了双壳体声-流体-结构耦合方程,计算了有限长双层壳体在径向点激励下的声功率和振动速度级.结果表明,水层的耦合作用随频率的增高而降低,托板的耦合作用随频率的增高而增加,托板在内、外壳的振动传递中起着较大的作用.为了减小托板对振动及声辐射的影响,提出了阻尼托板结构,即在托板上添加阻尼材料,对含阻尼托板的圆柱壳声学特性进行了数值研究.结果表明,在中高频段,阻尼有效抑制了振动能量的传递,壳体的辐射声压明显降低,这对水下结构的减振降噪设计具有重要的参考意义.     

水下带粘弹性层输油管道中纵向导波的传播特性

采用超声导波法对海底管道进行健康监测和缺陷检测,需要研究导波在深水环境下的海底管道结构中的传播特性。该文采用全局矩阵法计算纵向导波在水下带粘弹性层输油管道中的传播位移和应力,得到频散曲线和个别模态(如α 模态与L(0,4)模态)的波结构。通过对纵向导波频散曲线和波结构的详细分析,阐述了纵向导波在水下带粘弹性层输油管道中的传播规律。这既有益于加深对导波在深水环境下的海底管道结构中传播机理的理解,也可为设计采用纵向导波进行海底输油管道损伤检测系统提供技术支撑。     

壳间连接形式对双层壳声辐射性能的影响

研究流场中受径向点激励的有限长双层圆柱壳壳间用实肋板连接或用托板连接对其振动和声辐射性能的影响。壳体的振动用Flügge壳体方程描述,将加强构件等价为对内外壳体的支持力,实肋板作用可以等价为周向、轴向和径向三个方向的力和轴向弯矩作用到壳体上。托板近似简化为拉压杆件进行计算,并推导了托板的动反力公式,然后将其引入壳体振动方程,最后求解双壳体声-流体-结构耦合方程,计算结果用辐射声功率、表面振动均方速度级和辐射效率的形式表示。在数值分析部分,讨论了壳间连接型式变化对双层圆柱壳的声辐射性能的影响,分析了托板和实肋板的差别。得出结论:壳间连接越紧密,对应的双层加筋圆柱壳的辐射声功率越高。     

基于谱方法分析有阻尼负载圆柱壳频散特性

以Chebyshev多项式系为基函数,采用谱方法离散弹性理论的波动方程,建立对应的广义特征值问题。依据壳体结构波运动、内部流体及外部阻尼材料在界面处的位移、应力连续条件,构造此复杂圆柱壳系统广义特征值方程。通过数值求解特征值获得对应频率下波数,进而获得圆柱壳结构的频散曲线。分别讨论充水与否、有阻尼负载圆柱壳的频散曲线,获得有价值结论。     

压电/压磁双材料板中弹性波的传播特性

研究由横观各向同性压电和压磁层构成的双材料板中弹性波的传播特性。板的表面是机械自由的,而承受4种形式的电磁边界条件,压电层和压磁层之间是完好连接的。首先采用部分波分析法推导了压电和压磁耦合方程的一般解,然后利用边界和界面条件得到了行列式形式的频散方程。基于推导的频散方程,通过计算CoFe2O4压磁层与BaTiO3、PZT-5A、PZT-2和PZT-4四种压电层构成的双材料板中弹性波的传播速度,揭示了电磁边界条件、压电层和压磁层的厚度比及压电材料性能对频散特性的影响。     

声速剖面对浅海波导频散特性的影响研究

0引言对波导中频散特性的研究一直是水声物理领域的焦点之一[1]。本文重点研究具有弹性海底的Pekeris[1]波导环境下,流体层中声速剖面(Sound speed profile,SSP)对波导频散特性的影响。1理论研究本文主要针对具有半无限弹性海底下的Pekeris模型进行研究。在柱坐标系下,考虑二维(r,z)下的点源激发声场,声场模型如图1所示。     

黏弹性正交各向异性空心圆柱中纵向导波的传播

基于线性三维弹性理论和Kelvin-Voigt模型,采用勒让德正交多项式展开法推导了黏弹性正交各向异性空心圆柱中纵向导波的波动方程,数值求解了波动方程并阐述了相关方程的含义。首先计算了大径厚比下黏弹性管的相速度频散曲线和衰减曲线,并与已发表文献的结果进行了对比,验证了程序的正确性,并进一步计算了低阶纵向导波的位移分布和应力分布曲线,验证了方法的可靠性。然后利用方程的解耦特性,分别求解了不同径厚比、不同黏性常数下纵向模态和扭转模态的频散和衰减曲线,研究了径厚比和黏性常数效应对两种模态的影响。最后针对扭转模态导波,研究了材料相关黏弹性常数对其频散特性和衰减特性的影响。      

气幕对弹性球壳振动影响的探讨

对气幕中弹性薄球壳的振动进行理论分析，以探讨气幕对结构振动的影响。分析表明：气幕对结构强迫振动响应的影响，相当于给结构增加了附加质量（气幕压缩性的影响）和附加阻尼（气幕阻尼的影响），它们与气幕自身的参数及激振频率有关。     

受轴压黏弹性层合圆柱壳的极值点蠕变失稳

基于Donnell薄壳理论, 采用准弹性方法, 分析了含初始几何缺陷黏弹性层合圆柱壳极值点形式的延迟失稳特征。由轴向缩短量的突然增加定义失稳临界时间, 对玻璃纤维/环氧树脂层合圆柱壳进行了数值计算。结果表明: 圆柱壳存在临界时间趋于无穷的持久临界荷载; 表征延迟失稳程度的瞬时弹性临界荷载与持久临界荷载之差值随着初始几何缺陷的增加而减小; 边界条件、 铺设方式对延迟失稳的影响机制可通过对应弹性层合圆柱壳的缺陷敏感性分析来考察。      

层合中厚浅球壳受撞击时的非线性动力响应分析

建立了正交铺设层合中厚浅球壳在任一位置受撞击载荷作用的非线性运动微分方程,根据Hertzian定律,考虑撞击物与浅球壳之间的弹性接触效应,确定了壳体在其接触处所承受的冲击力。对此非线性动力问题,采用有限差分法与时间增量法求解。算例中,讨论了撞击物的速度、壳体中曲面曲率半径及接触点位置对壳体所受冲击载荷及其位移响应的影响。