功能梯度圆柱壳弹性临界载荷预测

针对功能梯度圆柱壳的弹性临界载荷预测问题,本文提出了一种预报弹性临界载荷的半解析方法。利用薄壳理论建立了壳体耦合振动方程,运用抛物线法求解得到了充液功能梯度圆柱壳的固有频率,通过固有频率平方和内压的线性关系利用插值方法得到功能梯度圆柱壳的弹性临界载荷。通过与已有结果对比,验证了本文方法的正确性。计算了氮化硅-不锈钢功能梯度圆柱壳的弹性临界载荷、边界条件和结构参数等变化对功能梯度圆柱壳弹性临界载荷的影响。本文提出的基于内压条件下的固有频率来预报功能梯度圆柱壳弹性临界载荷的方法,相比于外压条件下的试验和仿真方法,方法简单,更易于实现。     

一个改进的弹性网络算法求解TSP问题

通过对弹性神经网络进行分析,给出了求解TSP问题的一个改进的弹性网络算法.弹性网络是一个梯度下降的方法,由于弹性网络的能量函数有很多局部极小值,在实际的计算仿真中,经常会遇到网络陷入局部极小值而无法逃逸的情况.本文介绍一个改进的弹性网络学习算法,当弹性网络陷入局部极小值时,通过参数在能量函数梯度增加的方向改变参数值,从而帮助网络跳出局部极小值,求出全局最优解或更好的结果.通过对6个TSP问题进行模拟仿真,得出结论:对所有的问题,这个算法能够逃逸出弹性网络的局部极小值,求得最优解或更好的解.     

功能梯度材料板中弹性波的传输系数研究

研究了置于流体中无限大各向同性功能梯度材料板相对于入射弹性波的传输系数.首先给出弹性波在多层介质中传播的循环刚度矩阵计算方法,然后利用该方法计算了弹性模量以幂函数形式变化、泊松比不变的功能梯度材料板相对于入射弹性波传输系数,分析了材料性能的梯度变化对传输系数与频厚积关系的影响.结果表明当频厚积较大时,材料性能的梯度变化明显影响弹性波的传输系数.     

梯度功能材料轴承的热弹性分析

针对梯度功能材料圆柱壳的轴对称热弹性响应和球壳的球对称热弹性响应提出了简单而精确的解。类似于复合材料层合结构的研究，将梯度功能材料圆柱壳或球壳沿厚度分为若干层，各层视为均匀材料，从而导出温度解、位移解和应力解。只要层数足够大，其解将收敛于精确解。算例检验了解的收敛性，讨论了分层数的选取以及材料和结构参数对热弹性响应的影响。所述方法对非均匀材料结构的分析具有借鉴作用。     

功能梯度材料热传输问题的基本解方法

基于热传导理论和基本解理论,利用基本解的线性组合构造出了功能梯度材料热传输问题的一般无网格求解方程,并根据给定的边界条件得到求解方程组.最小二乘技术和截断的奇异值分解方法被用来对方程组进行对称化处理和求解并确定所有未知插值系数,进而计算出域内任意位置的温度分布.计算结果显示了算法的计算精度和有效性,并分析了梯度参数变化对温度分布的影响.     

正交各向异性弹性力学问题的无网格解

将无单元Galerkin方法应用于正交各向异性弹性力学问题的求解,推导了相关公式,编制了相应程序,对受均布荷载作用的正交各向异性两端固支梁进行了分析.数值结果表明,所建立的正交各向异性弹性力学问题的EFG方法可以得到高精度的位移解和应力解,验证了该方法的正确性和有效性.此外,还对影响计算精度的dmax、惩罚因子和布点密度进行了精细的参数分析,为参数选择给出了建议.     

二维热弹性功能梯度板的自由振动分析

研究正交各向异性二维热弹性功能梯度板的自由振动问题。假设材料参数沿板厚方向按任意函数规律变化,基于状态空间法和Peano-Baker级数,获得了二维热弹性功能梯度平板自由振动问题的解。通过算例,分析了当材料为线性分布时,不同的梯度参数和板厚对平板最小固有频率的影响,以及不同的分布函数对最小固有频率的影响。     

一个改进的弹性网络算法求解TSP问题

通过对弹性神经网络进行分析．给出了求解TSP问题的一个改进的弹性州络算法．弹性网络是一个梯度下降的方法．由于弹性网络的能量函数有很多局部极小值，在实际的计算仿真中．经常会遇到网络陷入局部极小值而无法逃逸的情况。本文介绍一个改进的弹性网络学习算法．当弹性网络陷入局部极小值时，通过参数在能量函数梯度增加的方向改变参数值．从而帮助网络跳出局部极小值．求出全局最优解或更好的结果．通过对6个TSP问题进行模拟仿真，得出结论：对所有的问题．这个算法能够逃逸出弹性网络的局部极小值．求得最优解或更好的解．     

边界不同恒温时功能梯度板平面稳态温度场

假设热导率沿功能梯度板高呈指数函数形式分布,基于该板的平面稳态热传导基本方程,用分离变量法,导出边界不同恒温时该板的平面稳态温度场的级数解析解,与有限元解对比,两种方法的最大节点温度误差0.86％.通过数值计算,获得了该板的平面稳态温度场分布,研究了板的梯度参数和几何组成对温度场的影响.主要结果表明:板内的温度场分布对称于过形心的y轴;随着梯度参数值的增加,板内的高温区向左右两边界和下边界逐步扩展;随着板高的递减,板内中下部的温度分布趋于平缓.因此,可选择适合的梯度参数和几何组成来满足设计、应用和热应力分析的需要,所获得的解析解可作为检验其他近似方法的参考标准.     

单轴面内压缩功能梯度材料矩形板的弹塑性屈曲和后屈曲

采用有限元程序ABAQUS研究了功能梯度材料矩形板的弹塑性屈曲和后屈曲问题.为计入材料物理非线性效应和结构变形几何非线性效应的影响,分析中调用Riks算法进行计算,给出了板弹性屈曲、弹塑性屈曲、塑性屈曲的大致厚度范围.结果表明,组分参数对FGM板屈曲及后屈曲性能的影响较大,同时,对于功能梯度材料矩形板的后屈曲平衡路径,按弹性与弹塑性两种不同分析方法得出的结果之间存在巨大差异.     

变截面压杆弹性稳定的解析解

变截面压杆是工程结构中应用广泛的承力构件,当压杆所承受的荷载达到临界荷载时,整个结构就会失去稳定性.基于此,研究了变截面压杆弹性稳定的临界荷载解析解,推导了求解二阶线性齐次微分方程的摄动法.然后,采用该方法求出了变截面压杆微弯平衡状态下的微分平衡方程的解析解,结合边界条件得到了变截面压杆弹性稳定的临界荷载.最后,运用研究结果计算了变截面压杆的临界荷载(计算结果与其他文献基本一致).算例分析表明,该方法简便实用,且有良好的近似性.     

拉压弹性模量不等材料杆的纯弯曲及偏心压缩

基于弹性力学的基本理论,分析了拉压弹性模量不等材料直杆在纯弯曲变形状态下的应力和应变,给出相应的应力计算公式,并讨论了拉压弹性模量的比值参数对应力分布的影响,在此基础上又分析了拉压弹性模量不等材料杆在偏心压缩时的应力、应变,给出了横截面中性轴位置的数值计算方法和数值解,并进行了定性的讨论。     

细观结构参数对功能梯度压电板的力场和挠度场的影响

假定功能梯度压电材料的物性参数沿着厚度方向,按照幂函数、e指数函数及正弦函数3种不同的梯度模型分布,从三维电弹性耦合的基本方程出发,采用层合模型并利用状态变量法对功能梯度压电板的应力场和挠度进行分析.分别考虑作用机械荷载和电荷载,并且在此基础上分析了不同的材料组份和几何尺寸对功能梯度压电材料的板得力场和挠度场的影响,并对数值结果进行了对比分析研究.为功能梯度压电结构设计及材料优化提供一定参考依据.     

梯度复合板界面对Ⅲ型内部周期裂纹影响

讨论在反平面载荷作用下功能梯度复合板条断裂问题,复合板由两类不同的功能梯度板条弱间断粘接而成,一个板条中存在内部周期裂纹。采用有限傅里叶变换和Hilbert核奇异积分方程方法求解该断裂问题。通过讨论断裂参数的数值解,分析了功能梯度非均匀参数,功能梯度层厚度,裂纹与界面间距以及周期带长等对应力强度因子的影响。     

基于改进傅里叶级数方法的旋转功能梯度圆柱壳振动特性分析

通过在功能梯度圆柱壳结构两端引入轴向、环向、径向和径向旋转四组约束弹簧刚度,统一考虑了的弹性约束边界条件,将功能梯度材料特性表示成沿壳体厚度方向的连续性变化,根据Love薄壳理论,采用改进傅里叶级数方法和Rayleigh-Ritz法相结合,推导得到旋转功能梯度圆柱壳自由振动的频率计算方程。通过计算分析,模拟了任意边界条件,研究了弹性边界约束对旋转功能梯度圆柱壳结构自由振动频率的影响。结果表明:边界约束刚度对于功能梯度圆柱壳结构固有频率敏感影响区域不同,径向弹性约束对频率影响较明显,环向弹性约束其次,轴向弹性约束对频率影响较小,而径向旋转弹性约束对频率几乎无影响。     

弹性支承上弹性转动约束矩形薄板线性荷载压屈分析

为探讨边界约束下不同刚度对受线性压力作用矩形板稳定性的影响,研究了弹性支承上弹性转动约束的矩形薄板线性压屈问题。采用基于能量变分原理的Ritz能量法,根据屈曲形变提出合适的挠曲面函数,由其能量变分推得临界屈曲荷载理论解。通过有限元分析得到此类矩形板压屈荷载数值解,结果表明:荷载梯度较小时误差不超过2.8%;荷载梯度较大时,通过回归得到修正系数,误差不超过4.7%。同时建立临界纵横比、荷载梯度与板的边界转动约束刚度和支承刚度之间的关系式,根据计算结果分析,边界转动约束刚度为0.8～100时对薄板受压稳定性影响显著。     

功能梯度材料的数字散斑相关方法实验研究

利用数字散斑相关方法对功能梯度材料I型静态断裂特性进行实验研究,并利用有限元软件进行数值模拟.首先通过在环氧树脂中添加玻璃微珠,利用重力沉降法制备功能梯度材料试件.为对比材料梯度对静态断裂行为的影响,准备了三种梯度变化规律的试件.然后对功能梯度材料试件进行3点弯曲实验,通过CCD采集试件散斑场,利用数字散斑相关方法计算应力强度因子.通过与有限元模拟结果进行对比,验证了实验结果的正确性.最后分析不同梯度变化规律对材料断裂性能的影响,证明材料弹性梯度对位于弹性模量较小边的静态裂纹具有保护作用.     

功能梯度热障涂层热应力的有限体积法研究

为了研究功能梯度热障涂层(TBC)热应力问题,改进了交错格点型有限体积方法(SCV-FVM)。运用交错网格技术,待解变量定义在单元节点上,物性参数定义在单元中心上。计算功能梯度圆盘的应力场,结果与理论解吻合良好,验证方法的正确性。通过与有限元结果及高阶功能梯度理论(HOTFGM)结果对比发现,SCV-FVM可以有效避免物性参数变化引起的人工数值不连续。研究功能梯度TBC热应力问题,分析涂层厚度变化对热应力场的影响,通过与ANSYS计算结果对比验证数值模拟的正确性。     

FGM圆筒形薄壳热屈曲临界温度理论解及修正

针对现有功能梯度材料(FGM)圆筒形薄壳热屈曲临界温度不一致的问题,基于Donnell方程导出功能梯度材料圆筒形薄壳热屈曲临界温升理论解,然后通过有限元方法得到功能梯度材料圆筒形薄壳热屈曲数值解,通过对圆筒形薄壳的不同长径比l/R,厚径比δ/R和半径R的理论解与数值解进行对比分析,进而提出功能梯度材料圆筒形薄壳热屈曲临界温度修正解.研究成果将有利于对类似功能梯度材料薄壳结构热稳定性问题进行精细化设计.     

基于最小势能原理的变截面压杆临界压力的计算方法

基于弹性力学的最小势能变分原理,对一类具有连续变截面的压杆进行了稳定性计算,得到了临界压力的表达式。该解能够适应可变截面形状和边界约束的压杆,计算简单方便,精确度较高,能够在工程中得到较为广泛的应用。