含内部分层复合材料层板三维问题的三角级数能量解法

本文根据叠加原理分解含内部分层复合材料层板的受力状态，使分层问题归结为分层表面受附加剪切载荷作用时附加状态的分析，然后根据边界条件，利用三角级数构造位移模态，进而由势能原理确定位移解答，并做收敛性验证。计算表明，结果收敛，挠度收敛尤为迅速。     

含矩形内部分层的复合材料圆柱壳块 三维问题的片条合成能量解法

根据叠加原理将含有矩形分层的复合材料圆柱壳块在横向载荷作用下的受力状态进行分解,将分层问题归结为在分层表面受附加剪切载荷作用时附加状态的分析,并据此建立了一个仅包含分层区的力学模型。通过切取纵横切片,利用含分层层合直梁与曲梁的附加位移,构造分层区附加位移模态。最后,应用最小势能原理确定位移幅值的闭合解。     

复合材料层合梁非对称分层问题的解析解法

根据叠加原理将含有非对称分层的复合材料层合梁在横向载荷作用下的受力状态分解为对称和反对称情况,再将反对称受力状态分解为无分层梁受反对称横向载荷状态与含分层梁在分层表面承受附加剪切载荷状态。将分层问题归结为在附加载荷状态中,层合梁附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个简单的力学模型。最后,根据工程梁理论得到了由分层引起的附加位移与应力的解析解答,利用能量释放率方法确定了应力强度因子,计算分析了分层区长度与层板厚度对附加位移的影响。      

复合材料层合曲梁分层问题的解析解法

根据叠加原理将含有分层的复合材料层合曲梁在横向载荷作用下的受力状态分解为在面受力状态与出面受力状态,再将出面受力状态分解为无分层曲梁受横向载荷状态与含分层曲梁承受附加剪切载荷状态。将分层问题归结为在附加剪切载荷状态中,层合梁附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个简单的力学模型。最后得到了由分层引起的附加位移与应力的解析解答,并用能量释放率方法确定了应力强度因子。     

含非对称矩形分层的复合材料层合板状态分解-片条合成能量解法

根据叠加原理将横向载荷作用下的含有非对称矩形内部分层的层板进行状态分解,从而将分层问题归结为分层表面上的附加剪切载荷作用下层板附加位移与附加应力的分析,并据此建立一个仅包含分层区的简单的力学模型。进而在分层区中切取平行于边界的无限小的切片,将切片视为含分层的层合梁,其位移模态以相应的层合梁的附加位移模态表示。在此基础上构造层板分层区内满足位移边界条件的位移模态,最后用最小势能原理确定位移幅值的闭合解并且分析了分层区的应力场和能量释放率。      

含矩形内部分层的复合材料层板的 状态分解-片条合成能量解法

根据叠加原理将含有矩形内部分层的层板在横向载荷作用下的受力状态进行分解, 从而 将分层问题归结为在分层表面上的附加剪切载荷作用下层板附加位移与附加应力的分析, 并据此 建立了一个仅包含分层区的力学模型。进而在层板分层区中切取平行于边界的切片, 将切片视为 含分层的层合梁, 其位移模态以相应层合梁的附加位移模态来表示。这样, 可构造层板分层区内满 足位移边界条件的位移场。最后, 应用最小势能原理确定位移幅值的闭合解。计算结果表明, 挠度 幅值远远大于中面位移幅值, 且与由双三角级数能量解法所得挠度幅值吻合很好。      

含椭圆形分层层板的状态分解-片条合成能量解法

根据叠加原理将含有椭圆形非穿透分层的层板在横向载荷作用下的受力状态进行分解,从而将分层问题归结为在分层表面上的附加剪切载荷作用下层板附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个仅包含分层区的力学模型。进而在层板分层区中切取平行于坐标平面的切片,将切片视为含分层的层合梁,其位移模态以相应层合梁的附加位移模态来表示。这样,可构造层板分层区内满足位移边界条件的位移场。最后,应用最小势能原理确定位移幅值的闭合解。计算结果表明,挠度幅值远远大于中面位移幅值,且与由双三角级数能量解法所得挠度幅值吻合很好。      

复合材料层合板三维分层问题的断裂力学分析

对复合材料层板中椭圆分层的断裂力学问题进行了研究。根据层板平面剪切型分层和反平面剪切型分层尖端附近位移场、应力场与应力强度因子的关系,利用法向切片法,得到椭圆分层前缘应力强度因子与能量释放率的关系。结合由附加位移所确定的总位能,确定了能量释放率和应力强度因子沿分层前缘分布的表达形式。数值计算给出了二者随分层区形状、载荷以及各层厚度比等参数变化的分布情况。     

内参型附加非协调位移基本项的推导和应用

在协调元位移模式基础上附加内参项是构造非协调元的一种常用方法。目前一般是先假设非协调位移模式(不能保证其通过小片试验)，然后按照一定的方法进行修改，从而形成能够保证收敛的非协调位移场，可是构造过程往往较复杂。本文从广义协调条件出发，首次推导了平面问题内参任意阶次附加非协调位移基本项通用公式，形式简单，便于工程人员直接应用于工程实践。根据通用公式，本文以Q8协调元为基础，发展了一个新的非协调元，数值试验表明它能够保证收敛，有较高精度，抗畸变能力强，从而证明了本文方法的可行性。     

具有旋转自由度的广义协调矩形膜元

本文根据广义协调的思想,在平面应力矩形单元双线性协调位移场中,引入附加广义泡状位移场,构造出一种具有平面内旋转自由度的矩形膜单元,它满足广义协调条件。数值计算结果表明,这种单元有很高的计算精度,而且计算量少,是一种能收敛于精确解的单元。     

基于反平面剪切模型的含分层双金属板片条合成能量解法及其与有限元解的比较

基于反平面剪切模型, 求解得到受出面载荷含分层双金属梁的位移解答, 利用片条合成能量解法构造含分层双金属板附加位移模态, 得到闭合解。利用有限元软件ANSYS建立含对称、非对称矩形分层双金属板有限元模型, 采用接触元模拟非对称分层区, 得到有限元解。结果表明, 与弯曲型闭合解相比, 反平面剪切型闭合解与有限元解更接近。      

对称角铺层复合材料层板在反平面变形情况下分层问题的解析—广义变分解法

本文采用弹性力学的位移解法研究对称角铺层复合材料层板在反平面变形情况下的分层问题,得到了满足所有基本方程、层间连续条件与裂纹表面静力边界条件的位移场与应力场的本征展开式。再利用分区广义变分原理代替裂纹表面以外的边界条件,确定位移场与应力场表达式中的待定系数,进而确定应力强度因子。由于所有基本方程预先得以满足,变分方程中只有线积分而无面积分。计算表明,本文方法前期准备工作简便,计算节省机时,结果收敛迅速。     

对称角铺层复合材料层板在反平面变形情况下分层问题的解析—广义变分解法

本文采用弹性力学的位移解法研究对称角铺层复合材料层板在反平面变形情况下的分层问题,得到了满足所有基本方程、层间连续条件与裂纹表面静力边界条件的位移场与应力场的本征展开式。再利用分区广义变分原理代替裂纹表面以外的边界条件,确定位移场与应力场表达式中的待定系数,进而确定应力强度因子。由于所有基本方程预先得以满足,变分方程中只有线积分而无面积分。计算表明,本文方法前期准备工作简便,计算节省机时,结果收敛迅速。     

含分层的压电材料层合板的自由振动分析

该文为含分层的压电材料层合板的自由振动分析提出了一种状态空间方法。首先通过压电材料的修正H-R (Hellinger-Reissner)变分原理和径向基函数推导了无网格状态空间列式。然后结合非线性弹簧层模型,导出了含分层压电材料层合板的三维模型。该模型的主要优点是:场节点数和背景网格数不随层合板的层数增加而增加;另一方面,通过设定弹簧的刚度值,非线性弹簧层既能保证非分层区域横向应力和位移的连续性,也能防止分层区域嵌入现象的发生。     

复合材料层合梁在横向载荷作用下分层问题的解析—广义变分解法

对于复合材料层合梁在横向载荷作用下的分层问题,本文根据Muskhe Lishvili的求解各向同性平面问题与Lkhnisikii的求解各向异性平面问题的复变函数方法,得到了满足所有基本方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的应力场、位移场的本征展开式。进而利用分区广义变分原理代替裂纹表面以外的边界条件,确定应力强度因子。由于所有基本方程预先得以满足,在变分方程中只有线积分而无面积分。计算表明,本方法前期准备工作很少,计算节省机时,结果收敛迅速。     

对称斜交铺层复合材料层板在平面变形情况下分层问题的解析—广义变解法

本文采用弹性力学的位移解法研究对称斜交铺层复合材升层板在平面变形情况下的分层问题,得到了满足所有基本方程,层间连续条件与裂纹表面静力边界条件的位移场与应力场的本征展开式。然后利用分区广义变分原理代替裂纹表面以外的边界条件,确定位移场与应力场表达式中的待定系数,进而确定裂纹尖端附近奇异应力场的控制量——广义应力强度因子。由于所有基本方程预先得以满足,在变分方程中只有线积分而无面积分。计算表明,本文方法前期准备工作简便,计算节省机时,结果收敛迅速。     

对称斜交铺层复合材料层板在平面变形情况下分层问题的解析-广义变解法

本文采用弹性力学的位移解法研究对称斜交铺层复合材升层板在平面变形情况下的分层问题,得到了满足所有基本方程,层间连续条件与裂纹表面静力边界条件的位移场与应力场的本征展开式.然后利用分区广义变分原理代替裂纹表面以外的边界条件,确定位移场与应力场表达式中的待定系数,进而确定裂纹尖端附近奇异应力场的控制量--广义应力强度因子.由于所有基本方程预先得以满足,在变分方程中只有线积分而无面积分.计算表明,本文方法前期准备工作简便,计算节省机时,结果收敛迅速.     

三维内参型附加非协调位移基本项

文献［１２］在平面问题基础上推导出附加非协调位移基本项的通用公式。依据这一公式,在构造新型非协调位移元时,可以主动地来选择基本项,减少了过去盲目试凑的现象。本文在文献［１２］的基础上,推广至三维情况,分别推导出以等参坐标和直角坐标表述的附加非协调位移基本项通用公式。依据这些公式,本文分别以Ｈ８和Ｈ２０单元为例,发展了两个新的非协调元,数值试验表明它们能够保证收敛,有较高精度,对畸变不敏感,从而证明了本文方法的可行性。     

受分布载荷复合材料层合板应力分析的一般理论

为了克服经典层合板理论的缺点,提高层间应力的计算精度,提出了受分布载荷层合板应力分析的一般理论。首先根据叠加原理将层合板受力状态分解成对称和反对称状态,然后用正交完备的傅立叶级数和勒让德级数构造这两种受力状态中每一铺层与层间胶层的位移场,并应用广义势能原理确定位移场中的待定系数,从而确定层合板的位移场和应力场。另外,胶层被视为各向同性材料,并且与其它材料层具有相似的力学特性,即具有有限厚度、有限弹性常数。计算结果显示,这种解法的收敛性非常好,根据物理方程与根据平衡方程得到的层合板横向剪应力及横向正应力分布非常一致。     

对称正交铺层复合材料层板分层(剥离)问题的解析——广义变分解法*

对于对称正交铺层复合材料层板单向受拉分层问题,本文在引入混合边界条件的前提下,根据穆什海里什维利的求解各向同性平面问题与列赫尼兹基的求解各向异性平面问题的复变函数方法,得到了满足所有基本方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的应力场、位移场的本征展开式。进而利用分区广义变分原理代替裂纹表面以外的边界条件,确定应力强度因子。由于所有基本方程预先得以满足,在变分方程中只有线积分而无面积分。计算表明,本方法前期准备工作很少,计算节省机时,结果收敛迅速。