含脱层单向铺设层合梁非线性后屈曲分析

采用四分区模型,将含脱层单向铺设复合材料层合板梁分为4个子梁,根据复合材料层合理论,考虑后屈曲路径上位于脱层界面上、下子梁之间的局部受力与变形机制,建立了子梁之间接触力与变形之间的非线性定量关系。在此基础上,结合可伸长梁的几何非线性理论,推导出了计及接触效应的各子梁的非线性后屈曲控制方程。设定简支板梁的边界条件以及脱层前沿处各子梁之间力和位移的连续性条件,通过对控制方程和定解条件归一化,采用小参数摄动法求解,并根据梁的平衡微分方程的特点,解析其通解与特解的构造,获得了含脱层单向铺设层合梁受轴向压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。通过对含脱层单向铺设的复合材料层合梁进行数值分析,综合讨论了脱层长度和深度等对层合板梁的临界屈曲载荷及接触性能的影响,并将所得的理论解与ABAQUS有限元分析得到的结果进行对比,结果表明二者高度吻合。研究发现梁的屈曲模态包含宏观的整体失效模态和界面的微观屈曲模态。梁的屈曲荷载和接触性能都是其固有属性,前者受梁的几何参数和材料参数的影响较显著,而后者则主要受脱层的位置和大小影响。     

考虑脱粘的复合材料加筋板屈曲后屈曲及承载能力数值分析

建立了复合材料层合加筋壁板的屈曲后屈曲有限元分析模型。该模型采用界面单元以有效模拟筋条和壁板之间的连接界面, 连接界面和复合材料层板分别采用Quads和Hashin失效准则作为失效判据, 引入材料刚度退化模型, 采用非线性有限元方法, 研究了复合材料加筋壁板在压缩载荷下的前后屈曲平衡路径及破坏过程。数值分析结果与实验结果吻合良好, 证明了该方法的合理有效性。详细探讨了筋条尺寸及界面单元强度等参数对加筋壁板屈曲后屈曲行为及承载能力的影响规律, 研究表明增加筋条截面惯性矩及筋条密度在一定程度上能有效提高加筋板的屈曲载荷与极限强度, 筋条密度增加到一定程度会引起结构破坏形式由失稳破坏?湮顾跗苹? 界面强度与铺层方式对极限强度有重要影响, 界面脱粘是引起加筋板最终破坏的重要因素。      

反对称正交铺层剪切圆柱壳在外压下的屈曲和后屈曲

给出了反对称正交铺层剪切圆柱壳广义大挠度Donnell 型方程, 并运用位移型摄动技术构造出该圆柱壳在均匀外压作用下的后屈曲渐近级数解。考虑到边界效应对中短圆柱壳的影响及边值问题摄动解的一致性, 详细研究了该圆柱壳端部边界层方程和奇异摄动解, 以便与中部正则摄动解相匹配。文中同时给出一些典型例子并讨论了横向剪切变形、Batdo rf 数、弹性模量比和初始几何缺陷对圆柱壳屈曲与后屈曲性态的影响。比较显示, 横向剪切变形对圆柱壳的屈曲与后屈曲有重要影响。      

含脱层纤维增强复合材料层合板在湿热环境下的屈曲分析

依据复合材料细观力学研究了含脱层的正交各向异性复合材料层合板的力学性能与温度和湿度的关系,在宏-细观力学模型框架下建立了考虑湿热效应的屈曲控制方程,利用空间上分离变量的方法求解了控制方程,得到满足连续性条件和边界条件的控制方程的解。通过含脱层的复合材料层合板的屈曲数值算例,综合讨论了几何参数、材料参数和湿热环境等多方面的参数变化对含脱层的正交对称铺设复合材料层合板的临界屈曲载荷的 影响。     

圆板轴对称自由振动的微分容积解法

本文用一种新型的数值方法——微分容积法求解任意边界条件下圆形中厚板的轴对称自由振动问题。通过微分容积法将中厚板轴对称自由振动的控制微分方程和边界条件离散成为一组关于各配点位移的齐次的线性代数方程，这是一典型的特征值问题，求解该特征值问题便可求得板的自振频率和振型。文中用一些数值算例研究了该方法的收敛性和数值精度，展示了该方法的可行性和有效性。     

带脱层的复合材料层板的屈曲分析

用基于Mindlin 板理论的有限元方法进行了带脱层损伤的复合材料层板的屈曲载荷分析。为了获得物理上可能的屈曲模态, 即避免上下脱层的相互贯穿, 在接触区域引入一些假想弹簧, 并给出了这些假想弹簧刚度系数的计算公式和接触计算的迭代格式, 通过这些弹簧对原始刚度矩阵进行修正可以有效地求解屈曲载荷特征值分析中的接触问题。数值计算结果表明了本算法的有效性和引入接触分析对这类屈曲分析的重要性。同时, 还对脱层的大小、形状、位置和脱层的纤维铺层方向对屈曲载荷的影响进行了研究。      

热过屈曲正交异性圆(环)板的自由振动响应

基于vonKármán薄板几何非线性理论,建立了以中面位移为基本未知量的加热极正交异性圆板轴对称大挠度动力学控制方程。然后,将控制方程的响应分解为热过屈曲静态解和振动解两部分,并在小振幅振动假设下得到了板在热过屈曲静平衡构形附近自由振动的线性微分方程。最后,采用打靶法获得了板在热过屈曲前后的固有频率与升温参数之间的特征关系曲线。结果表明,周边面内约束板的前两阶固有频率在热屈曲前随着温度升高而降低,而一旦板进入过屈曲平衡状态,前两阶频率都随着升温而单调增加。     

航空复合材料加筋板剪切稳定性及后屈曲承载性能

开展了复合材料加筋板剪切稳定性试验,研究了加筋板在承剪状态下的屈曲载荷、屈曲模态、后屈曲承载性能及破坏模式。试验结果表明,加筋板在剪切屈曲载荷下形成的屈曲波长轴线与加强件轴线夹角约45°,当屈曲比达到1.2时,存在二次屈曲行为,最终破坏载荷约为屈曲载荷的1.28倍;加筋板在二次屈曲失稳前,加强件几乎保持直线,起"屈曲分隔"的作用。结合试验现象,进行了加筋板剪切屈曲及后屈曲性能理论分析,得出的理论屈曲载荷与试验屈曲载荷的相对误差为7.2%,后屈曲阶段的理论载荷-应变曲线与试验结果的相对误差在10%以内,并确定了后屈曲角随屈曲比的变化规律。     

复合材料加筋板屈曲/后屈曲分析的应用

研究了复合材料加筋板翼面结构稳定性问题,分析了加筋板在压缩和剪切等载荷作用下的稳定性安全裕度。利用计算复合材料加筋板屈曲及后屈曲承载能力的方法,验证复杂受载情况下结构的稳定性。验证对象是一个优化后的满足强度、刚度和工艺制造要求的复合材料机翼。该机翼在各种载荷工况下的内力分布情况由MSC.NASTRAN分析得到,通过本文提出的方法得到每块蒙皮的稳定性承载能力。然后给出复合材料层合板在复杂载荷下的屈曲及后屈曲安全裕度的计算准则,验证优化后的机翼加筋板是否满足稳定性设计要求。该方法可作为约束集成到结构优化系统平台中。     

反对称角铺设层合矩形板在不同边界条件下的后屈曲问题

本文以板的无量纲最大挠度为摄动参数,应用摄动法研究了在几种支承情况下,反对称角铺设层合矩形板的后屈曲问题,并以梁的特征函数所构成的广义付里叶级数作为高阶摄动偏微分方程的近似解,本文方法简捷,计算收敛性好、数据可靠。     

反对称角铺设层合矩形板在不同边界条件下的后屈曲问题

本文以板的无量纲最大挠度为摄动参数,应用摄动法研究了在几种支承情况下,反对称角铺设层合矩形板的后屈曲问题,并以梁的特征函数所构成的广义付里叶级数作为高阶摄动偏微分方程的近似解,本文方法简捷,计算收敛性好、数据可靠。     

弹性基础上矩形板热后屈曲分析

本文给出双参数弹性基础上矩形板在均匀和非均匀（抛物型）热分布作用下后屈曲分析。采用摄动－Ｇａｌｅｒｋｉｎ混合法给出完善和非完善矩形板热屈曲载荷和热后屈曲平衡路径。本文同时给出数值算例并讨论各种参数变化的影响。     

加筋复合材料圆柱壳的屈曲和初始后屈曲的研究

本文分析了筋和壳的儿何参数及壳的铺层对纵向或环向密加筋的复合材料层合圆柱壳在轴压和侧压下的稳定性和初始后屈曲性能的影响。初始后屈曲分析基于Koiter理论。对几种不同几何参数、壳体铺层和载荷情况的加筋壳的计算表明:在所有情况下,外加筋比内加筋更有效地提高了屈曲载荷;复合材料壳的加筋效率一般都高于各向同性材料加筋壳;壳体的铺层对屈曲和初始后屈曲性能有很大影响。     

各向异性层合板壳的弹塑性分析

用最小二乘配点法对各向异性层合扁薄壳体的弹塑性弯曲问题进行分析。文中以双五次样条函数为位移试函数,采用弹塑性增量理论和由Hill推广的Huber-Mises屈服准则,把材料塑性变形的影响作为等效荷载处理,从而使推出的基本迭代公式为一常系数线性代数方程组,然后用变步长增量加载和初应力法求解。算例证明该法收敛快、精度高,是一种简便、经济的分析方法。     

基于内变量损伤模型的复合材料板的后屈曲分析

基于Talreja张量内变量损伤模型,建立了复合材料单层板平面应力问题的损伤本构关系,进而导出了具初始挠度的考虑损伤效应的复合材料单层板的非线性压屈平衡方程。然后,将未知函数在空间上应用有限差分法离散,在时间上等分为小的时间段,且所有非线性项被线性化,整个问题采用迭代法求解。数值结果表明,损伤将导致结构刚度不断削弱,板的后屈曲变形将随着时间的增加而增加。     

微分求积法与有限元相结合分析带弹性安置质量圆板的横向振动

微分求积法(GDQM)是近年来发展起来的一种结构计算方法,但是目前仍存在很多的局限性.而有限元法是一种成熟的计算方法,但是计算比较繁琐.用GDQM与有限元相结合对中心带有弹性安置质量圆板的轴对称自由振动进行了计算分析,同时发挥GDQM精度高、计算量小、收敛快和有限元法十分灵活的优点,使两种方法得到了有机结合,首次提出了一种结构分析的新思路.计算结果与现有文献的结果作了对比,证明方法具有较高的精度.     

受热双层圆薄板的轴对称非线性振动

通过对双层薄板坐标参考面的选择,基于Von Kár mán理论和Hamilton原理,建立了受热双层圆板轴对称非线性振动控制方程的简化形式。采用Galerkin法进行时空变量分离后,由Lindstedt-Poincaré 摄动法获得了受热双层板非线性振动频率与振幅间的特征关系。文末以某热致微型泵的驱动膜片为例,研究了不同温度对其振动特性的影响。本文的方法极易推广到单层和多层受热薄板非线性振动的分析中。