矩形橡胶复合材料层合板几何非线性分析

文中应用简单高阶剪切层合理论和大变形理论对各向异性纤维增强的矩形橡胶复合材料层合板进行了几何非线性分析.与线性理论相比,本文作者进行的层合板大变形状态的几何非线性分析和所计算的层板应力分布,更具有准确性.     

复合材料层合板非线性热屈曲分析

本文基于高阶变形理论和修正型Hahn-Tsai非线性本构模型,提出一种复合材料层合板非线性热屈曲分析方法.针对四边简支反对称角铺设复合材料层合板,导出了非线性热屈曲临界温度封闭解.数值结果表明:材料非线性能显著降低层合板临界温度.      

受热复合材料层合板的非线性热振动——Part:理论及数值分析

基于能综合考虑温度效应以及横向线应变和剪切应变的高阶计算模型 ,研究受热复合材料层合板的非线性热振动 ,推导了非线性有限元方程并给出了相应的数值分析方法 ,通过数值算例与已有文献相比较 ,证明了本文理论和算法的精确有效性。文中还以大量数值算例研究了温度效应对幅频曲线的影响。     

受热复合材料层合板的非线性热振动--Part Ⅰ: 理论及数值分析

基于能综合考虑温度效应以及横向线应变和剪切应变的高阶计算模型,研究受热复合材料层合板的非线性热振动,推导了非线性有限元方程并给出了相应的数值分析方法,通过数值算例与已有文献相比较,证明了本文理论和算法的精确有效性.文中还以大量数值算例研究了温度效应对幅频曲线的影响.     

几何非线性复合材料层合固体壳单元

通过定义广义应力,提出了一个改进的刚度矩阵,以克服固体壳元的厚度自锁问题,并能保证沿复合材料层合结构厚度方向上的连续应力分布;将应力插值函数分为低阶和高阶两部分,建议了一个新的非线性变分泛函,推导了一个用于几何非线性分析的九节点固体壳单元,该单元的计算精度和效率基本上与九节点减缩积分单元相当,与同类型其他单元相比,该单元显著提高了计算效率。     

复合材料层合板的铺层几何对结构声传输的影响

采用基于复合材料一阶剪切理论－Mindilin理论的板单元和基于Rayleigh表面分方程的边界元,对嵌在无限障板上的复合材料层合板在低频简谐平面声波斜入射情况下,建立了考虑流体结构耦合的传声计算模型,并利用该模型计算研究了对称角铺设、反对称角铺设和正交铺设等不同铺设方式对层合板传声损失的影响以及在板侧流体介质分别为空气和水时层合板的传声特性,指出层合板的铺层几何对其传声损失有较大影响,应在设计中引起注意。     

橡胶复合材料结构非线性有限元分析

用非线性有限元法对一种典型的橡胶复合材料结构——轮胎的力学性能进行了分析。给出了轮胎滚动边界值问题的数学描述和有限元列式及相应的求解策略。取旋转刚体构形为参考构形, 得到消去时间变量的惯性场和控制方程。用增量约束方法处理轮胎滚动接触问题可以达到收敛快、精度高。研究了滚动参数对轮胎总体和局部变形和受力的影响。计算结果与已有数据和试验相吻合, 对轮胎设计和汽车动力学有指导意义。      

受热复合材料层合板的非线性热振动——Part Ι: 理论及数值分析

基于能综合考虑温度效应以及横向线应变和剪切应变的高阶计算模型, 研究受热复合材料层合板的非线性热振动, 推导了非线性有限元方程并给出了相应的数值分析方法, 通过数值算例与已有文献相比较, 证明了本文理论和算法的精确有效性。文中还以大量数值算例研究了温度效应对幅频曲线的影响。     

复合材料层合板非线性屈曲分析

本文基于高阶变形理论和修正型Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ非线性本构模型，提出一种复合材料层合板非线性热屈曲分析方法。针对四边简支反对称角铺设复合材料层合板，导出了非线性热屈曲临界温度封闭解。数值结果表明：材料非线性能显著降低层合板临界温度。     

复合材料层合矩形板非线性湿热振动

在考虑湿热影响的基础上，研究了复合材料层合矩形板的非线性湿热振动，并讨论分析了湿度、温度、长宽比对复合材料层合矩形板非经性固有振动周期的影响。     

湿热环境下复合材料层板的几何非线性分析

根据Reddy的高阶剪切变形理论,在应力应变本构关系中考虑湿热环境的影响,用虚位移原理推导出以位移形式表达的复合材料层板的几何非线性控制方程及相应的边界条件.选定的边界条件为弹性转动约束.选择不同的弹性转动系数,可以得到介于简支到固支之间的不同边界条件.假设材料的物性参数不随湿热环境而变化.用Galerkin方法求解控制方程.数值结果所用的边界条件为四边固支.最后讨论了温度和湿度、长厚比、长宽比和铺层数等各种参数变化的影响.计算和分析的结果均表明温度的升高对层合板的弯曲产生非常不利的影响;而加湿对层合板的弯曲影响是非常有限的.在其它几何条件不变的情况下,增加铺层数,不仅能降低挠度,也能明显地降低弯矩或弯曲应力.     

功能梯度矩形板的强非线性共振分析

针对陶瓷-金属功能梯度矩形板,在给出非均匀材料应力-应变关系及非线性几何方程的基础上,应用虚功原理导出了横向简谐激励力作用下功能梯度板的非线性振动偏微分方程。对于四边简支约束功能梯度矩形板,通过位移函数的设定,利用伽辽金积分法推得了关于时间自变量的达芬型强非线性振动方程。针对强非线性系统的主共振问题,应用改进的多尺度法进行解析求解,得到了稳态运动下的幅频响应方程。通过数值算例,给出了功能梯度矩形板共振下的幅频曲线图和相图,讨论了激励幅值及频率等参数对系统非线性振动特性的影响,并对改进多尺度法和经典多尺度法的结果进行了比较。     

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。     

双模数复合材料正交铺设矩形厚层板分析

本文应用简单高阶理论[1]分析了双模数复合材料正交铺设矩形厚层板的弯曲挠度,与一阶高阶理论解相比,本文的解更加精确.      

复合材料多墙式结构非线性稳定性分析

多墙式结构是用整体的蒙皮腹板结构替代传统的蒙皮加筋结构。它可以降低翼面高度,减轻重量,提高结构效率。当前特别需要一种关于复合材料多墙结构的分析计算方法。本文作者在层合板非线性稳定理论的基础上,针对多墙结构这一具体结构形式,采用刚度等效方法,建立了相应的本构方程和非线性稳定性控制方程组,并对其进行数值求解,得到各种边界条件下和面内载荷下的总体和局部失稳临界载荷。通过分析验证,计算结果可以很好地满足工程精度要求。      

INTERLAMINAR SHEAR STRESS ANALYSIS OF COMPOSITE LAMINATE WITH LAYER REDUCTION TECHNIQUE

Interlaminar stress plays an important role in the delamination failure of laminated composites. A recently presented theory, the Interlaminar Shear Stress Continuity Theory (ISSCT), can directly and accurately predict interlaminar shear stresses in laminated composites by the constitutive equations. The present study further generalizes the derivation to a complete form from which many displacement-based laminate theories can be derived. Most of all, both the single-layer and multiple-layer approaches are incorporated into the analysis in the thickness direction. The laminate is discretized into several sublaminates and, then, a layerwise theory is applied in the analysis of this reduced laminate. This reduction in the number of layers used in the analysis makes the calculation of interlaminar shear stresses on the interested interface in a thick laminate more efficient. In addition, numerical solutions in closed-form and finite element form for laminates under cylindrical bending and bidirectional bending are examined. It is found that in the thickness direction the cubic order of the interpolation function and the discretization with four to six sublaminates can reduce the computational efforts dramatically and retain the accuracy of the predicted stresses within ±8 per cent.     

作大范围运动的矩形板动力分析

作高速大范围运动的弹性体,由于运动和变形的耦合将产生动力刚化现象,传统的动力学理论难以计及这种影响.本文在有限元方法中首次引入了单元耦合形函数(阵),以此将单元弹性位移表示成为单元结点位移的二阶小量形式.利用几何非线性的应变-位移关系式,在小变形假设条件下确定了单元耦合形函数.在此基础上,根据Kane方程.运用模态坐标压缩,并采用适当的线性化处理,得到了包含动力刚度项的线性动力学方程.针对矩形板编制了动力刚化有限元分析程序.仿真算例证明了理论和算法的正确性.     

考虑损伤效应的粘弹性层合板的非线性动力响应分析

扩展了Ladeveze 的复合材料单层板的损伤模型, 使之可用于考虑剪切粘弹性的复合材料层合板的损伤分析, 基于Von Karman 方程, 建立了考虑损伤效应的粘弹性复合材料层合板的非线性动力学方程, 且应用有限差分法和迭代法进行求解。数值结果表明, 考虑结构的损伤和损伤演化时, 结构的非线性动力响应将发生显著的变化。     

SMAs复合材料层板大变形分析计算

在复合材料层板结构中铺设形状记忆合金丝,利用形状记忆合金弹性模量随相变状态的不同变化,受限回复时可以产生很大的回复力的特点,除改善和增强复合材料层板本身性能外,还能使复合材料层板产生弯曲,扭转等形状变化。如何正确有效地计算其力学特性,是复合材料层板形状控制以及设计和应用形状记忆合金复合材料智能结构的基础。本文在复合材料层板的有限元分析中考虑形状记忆合金丝的热力学特性以及大变形回复的影响,并通过实验进行分析和对比,得到一些有意义的结论。