旋转复合材料板的动力学性能研究

研究了旋转复合材料板的动力学建模方法.基于经典层合板理论,建立了旋转复合材料的动力学方程,考虑了传统建模方法忽略的二次耦合变形量.采用有限单元法对板进行离散,利用Iagrange方法建立了动力学方程.将该模型计算结果与传统模型计算得到结果比较,发现在转速较低的情况下,两者比较吻合,随着转速的提高,结果出现明显差异.建立了转动复合材料板的频率方程,研究了板的参数对其动力学性能的影响,转动板的一阶频率随着中心刚体半径以及转速的增加而增加,随着铺层角的增大而减少;对于正规对称正交层合板,随着铺层数的增加,其角点的最大变滗形也随着增加.     

复合材料对称层合板特征值问题的灵敏度分析

由于复合材料层合板的横向剪切模量较低,因此基于克希霍夫理论而计算的层合板特征值及其灵敏度与实际情况相差较大。本文采用层合板的一阶剪切变形理论,将纤维铺设角、材料参数和从层合板的中面到第K层板上表面的距离Z_K视为设计变量,研究了对称层合板特征值的灵敏度计算问题。     

基于等几何有限元法的功能梯度板自由振动分析

基于一阶剪切变形板理论,建立了分析金属-陶瓷功能梯度板自由振动问题的非均匀有理B样条(NURBS)等几何有限元格式。功能梯度板材料属性沿厚度方向呈梯度连续变化。采用等几何有限元法,讨论了梯度指数、边界条件及长厚比对四种典型功能梯度材料(Al/Al2O3、Al/ZrO2、Ti-6Al-4V/Aluminum oxide和SUS304/Si3N4)板自振频率的影响。数值算例表明,等几何有限元法具有高精度和高收敛率优点,能有效求解功能梯度板的动响应。     

基于微分求积法分析旋转圆板的横向振动

基于微分求积法,分析了旋转圆板的横向振动和稳定性问题。从平面应力问题和Kirchhoff薄板理论出发,得到了在沿径向线性分布的离心惯性力作用下均质等厚度旋转圆板的轴对称中面内力,建立了极坐标下板的轴对称运动微分方程。对变系数的运动微分方程,采用微分求积法离散方程和边界条件,分析了周边固支、简支（沿径向不可移）和周边完全自由三种边界条件下旋转圆板的前两阶复频率的实部和虚部随角速度的变化情况,并得到其失稳类型以及相应的临界速度。     

考虑剪切效应的轴对称脱层圆板的后屈曲分析

基于Von Karman板理论,考虑横向剪切变形,建立了具脱层的轴对称层合圆板的后屈曲控制方程。应用正交配点法,将后屈曲控制方程、边界条件、以及连续条件转化为非线性方程组,然后进行迭代求解。讨论了不同脱层深度和脱层半径对层合圆板的屈曲及后屈曲特性影响,且与有关文献的结果进行了比较。     

基于一阶剪切变形理论的新型复合材料层合板单元

基于一阶剪切变形理论(FSDT),本文构造一种新型的20自由度(每结点5个自由度),四边形复合材料层合板单元,适合于任意铺设情形的层合板的计算。它是按如下方式构造的:(1) 单元每边的转角和剪应变由Timoshenko层合厚梁理论来确定;(2) 对单元域内的转角场和剪应变场进行合理的插值;(3) 引入平面内双线性位移场来体现层合板面内与弯曲的耦合作用。本文单元,记为TMQ20,不存在剪切闭锁现象,在计算单层的各向同性板时可以退化为文[1]中优质的中厚板单元TMQ。在文[2]中将给出本文单元对于层合板问题的详细数值算例。     

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。      

静载荷作用下夹层圆板大幅度振动的时域特性分析

基于均布载荷作用下夹层圆板大幅度振动的基本方程和四种边界条件,将动挠度设为时间和空间函数的分离形式,利用空间模态假设和变分法,得到用挠度函数表示的应力和转角的表达式,再利用伽辽金法推导出时间模态的控制方程。在此基础上,讨论了初挠度以及夹层板剪切参数对系统振动特性的影响。     

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。     

旋转周期复合材料层合结构的有限元屈曲分析

针对空间结构中常见的复合材料层合壳体结构发展了一种多层相对自由度层合壳元。这种实体型壳元既可以用较粗的网格很好地模拟层合壳, 又易与三维实体单元相连接, 使变厚度、带有补强的复合材料层合壳体等复杂结构得以正确建模。同时运用旋转周期有限元技术对大规模的空间复合材料层合结构成功实施了屈曲分析。数值算例验证了本文计算策略的有效性。      

某弹用涡轮喷气发动机动力特性分析

应用传递矩阵法计算了某弹用涡轮喷气发动机的临界转速和振动响应,分析了转子支承刚度对临界转速的影响,以及不同支承条件和不同油膜间隙下转子的稳态不平衡响应。研究表明,当转子系统的前支承刚度不高于1×107N/m,挤压油膜阻尼器的油膜间隙不小于7.0×10-5m时,发动机的动力特性能得到有效的改善。