精确分析各向异性层合圆柱壳在轴对称载荷下变形

本文以级数形式给出各向异性层合圆柱壳在轴对称载荷作用下的弹性力学解,并分析了几组圆柱壳,所得结果与经典层合壳理论结果进行比较.      

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。     

自感知压电层合梁的数值分析与数值模拟

从压电本构方程出发,借助Hamilton原理建立了压电层合结构的有限元方程,基于此理论,对一五层的压电梁运用ANSYS参数化设计语言(APDL)建模,采用二维四结点四边形耦合单元,分析了梁与压电层的几何参数对传感与致动性能的影响,比较了不同边界条件下梁的变形变化。得出的一些有效结论,对多层智能结构的设计具有一定的参考价值。     

压电层合纤维在动载荷作用下的应力和电势的瞬态响应

利用压电层合纤维层间的连续性条件和外表面的应力边界条件,通过有限Hankel积分变换和Laplace变换求解压电层合纤维的力电耦合的动力学方程,给出了压电层合纤维在动载荷作用下的应力和电势瞬态响应的解析解。从解析表达式和算例,可以得到在径向动载荷下层合压电纤维的应力和电势的瞬态响应历程和实心处动态集中效应的规律。     

层壳考虑横向剪切效应的自由振动分析

本文采用一个分层的剪切变形理论分析层壳的自由振动。假定层壳各层横向剪切应变彼此线性相关,从而未知函数个数与一阶剪切变形理论相同,但控制微分方程的阶数为十二阶,且不含剪切修正因子。文中计算了一个短圆柱壳与两种扁壳的自由振动频率,数值结果与经典层合理论、一阶剪切变形理论及其他剪切变形理论的计算结果进行了比较。      

一种基于Layerwise理论的压电复合材料层合圆柱壳机电耦合有限单元

基于Reddy的Layerwise理论,对含压电铺层的复合材料层合壳的静力响应特性进行了理论研究。基于Layerwise理论,推导了含压电层的复合材料层合壳的应变分量与电场强度表达式。利用Hamilton原理和变分法,推导了压电智能层合壳的欧拉-拉格朗日方程,并采用有限元解法,建立了相应的有限元控制方程及其机电耦合刚度矩阵。通过算例结果与文献中的精确解和试验值进行了对比,表明相较于传统的经典层合板壳理论,本文理论方法的有效性和优势性;并分析了径厚比等参量对两端简支压电智能层合壳静力响应值的影响规律。      

考虑接触效应的具轴对称脱层层合圆柱壳的非线性动力响应分析

基于非线性弹性壳理论,建立了考虑脱层接触效应的具轴对称脱层层合圆柱壳的运动控制方程。引入假想弹簧计算接触力,然后对系统的横向运动控制方程进行修正,从而有效地避免了脱层之间的相互贯穿。整个问题采用有限差分法进行求解,算例中,详细讨论了脱层的大小、深度、位置以及载荷等因素对具脱层轴对称层合圆柱壳非线性动力响应的影响。数值计算结果表明,在脱层结构动力响应分析中考虑接触效应是非常重要的,它可避免脱层结构出现物理上不可能的相互贯穿。     

压电作动器对热变形层合板形状修复研究

基于一阶剪切效应Mindlin板理论,建立了在热载下含分布式压电作动器的复合材料层合板有限元分析模型和控制方程,分别研究了该板在内外表面存在温差的情况下的热变形,以及使用压电作动器对热变形区域进行形状修复的问题;在分析中考虑了压电作动器与复合材料层合板间含有胶接层的影响。由典型算例结果讨论,得到如下结论:1)使用压电作动器可以有效地对复合材料层合板的表面热变形形状进行修复;2)压电作动器的分布位置对修复效果影响很大;3)在电压达到一定数值后,继续增加电压值对修复效果贡献很小。     

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。     

剪切变形与转动惯量对层合金属厚壁短管振动模态的影响EI北大核心CSCD

对层合金属厚壁短管进行振动分析必须考虑非匀质、剪切变形和转动惯量效应。基于Timoshenko理论,推导了两端简支、两端固支、两端自由和悬臂四种边界条件下,层合金属厚壁短管弯曲振动的频率函数与模态振型函数的表达式。采用计算机代数系统MAPLE对四种边界条件下铜钢层合厚壁短管的固有频率进行求解,并绘制振型曲线。采用锤击实验法并结合有限元模态分析法,测得了铜钢层合厚壁短管在两端自由条件下弯曲振动的固有频率。理论解与实测值相比的最大误差为-4.56%,理论解与有限元解相比的最大误差为-0.76%。求解了剪切变形与转动惯量对铜钢层合厚壁短管固有频率的影响系数,并分析了该频率影响系数与管子的振型曲线随边界条件、阶序、层合管长径比、以及壁厚比等参数的变化规律。     

充液环肋圆柱壳耦合振动的波动解

研究了充液环肋圆柱壳结构的耦合振动特性。基于Love壳体理论,考虑壳体内部完全充液,采用波动法建立充液环肋圆柱壳耦合振动的频率特征方程,得到了不同边界条件下的耦合频率值。通过与已有文献数据对比,验证了该文研究方法的有效性和正确性。最后通过算例,分析了充液因素、环肋参数、边界条件、壳体几何参数等对充液环肋圆柱壳耦合振动的影响。     

城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载

该文利用LS-DYNA软件,采用ALE方法,对城市复杂环境中爆炸波的传播规律与超压荷载进行了数值模拟和分析。通过对两建筑物模型中爆炸波传播的数值模拟及其与单建筑物模型的对比分析,结果表明两建筑物模型中爆炸波由于在两建筑物之间多次反射而被增强,因此在计算建筑物所受到的爆炸波超压荷载时必须考虑相邻建筑物的影响。通过对一典型T型街道中爆炸波传播的数值模拟及其与简单环境的对比分析,结果表明在城市街道中爆炸波受到地面和周边建筑物的多次反射而增强,且在一定高宽比范围内,街道越窄、周边建筑物越高,爆炸波超压荷载的增大系数越大,因此在分析城市复杂环境中爆炸波的传播规律和超压荷载时必须考虑周边建筑物的影响。从而为制定城市大型及重要建筑的防爆措施提供依据。