变厚度多孔梯度材料圆板的热后屈曲分析

为分析多孔梯度材料圆板在非均匀温度场中的热后屈曲响应,基于经典板理论和物理中面概念建立了梯度多孔材料圆板在热载荷作用下的控制微分方程,其中假设厚度变化沿半径为二次抛物线型且板在其厚度上具有对称和非对称的非均匀孔隙率分布。采用打靶法数值求解了问题的屈曲和后屈曲响应,给出了均匀升温和热传导下的梯度多孔非线性变厚度圆板后屈曲平衡路径。结果显示：变厚度系数、孔隙率系数、孔隙分布方式以及温度场对板的临界载荷和后屈曲平衡路径均有影响;在不同温度场中孔隙率系数越大,屈曲时的临界载荷越小;孔隙率对称分布下的临界载荷大于非对称情况下的。     

集中载荷作用下双模量圆板弯曲计算

双模量圆板在集中载荷作用下发生弯曲变形时,会形成各向同性的拉伸和压缩区。因此,可把双模量圆板看成两种各向同性材料组成的层合板,采用弹性理论建立了双模量圆板在集中载荷作用下的静力平衡方程,利用此静力平衡方程确定了双模量圆板的中性面位置。在此基础上,建立了集中载荷作用下双模量圆板的弯曲微分方程,求得了圆板的挠度表达式。通过算例讨论分析了双模量对圆板弯曲变形的影响,得到了圆板材料拉压弹性模量相差较大时,其挠度计算不宜采用相同弹性模量经典薄板理论,而应该采用双模量薄板理论的结论。     

热-机械载荷下梯度材料圆筒的应力分析

对梯度材料圆筒在内外压及非均布温度载荷作用下的应力状态进行理论分析。通过引入弹性梯度因子和温度梯度因子获得热—机械载荷下梯度材料圆筒的应力解析解,进而探讨弹性梯度因子和温度梯度因子对径向、周向和轴向应力分布的影响,为梯度材料圆筒的结构设计提供可靠的理论依据。计算结果表明,应力分量沿壁厚的分布随内外压比值的不同而不同,其中径向应力与坐标位置密切相关,与梯度因子关系不大。对于不同的梯度因子比,存在一最优值使得梯度圆筒内外壁面周向应力差值最小。与内壁处轴向应力相比,外壁处轴向应力对内外压比值的变化更为敏感,并且当弹性梯度因子与温度梯度因子比小于1时,轴向应力几乎不受梯度因子比值变化的影响;而当梯度因子比大于1时,轴向应力迅速减小,且外壁处的减小速度远大于内壁处的减小速度。     

线性分布载荷作用下双模量圆板的计算分析

双模量圆板在线性载荷作用下,会形成各向同性的拉伸区和压缩区.可将双模量圆板看成两种各向同性材料组成的层合板,采用弹性理论建立双模量圆板在外载荷作用下的静力平衡方程,利用此静力平衡方程即可确定双模量圆板的中性面位置.建立双模量圆板在外载荷作用下的弯曲微分方程,求得双模量圆板在线性分布载荷作用下的挠度方程.通过算例讨论分析双模量对圆板弯曲变形的影响,得到圆板材料拉压弹性模量相差较大时,其挠度计算不宜采用相同弹性模量经典薄板理论,而应该采用双模量薄板理论的结论.     

关于简支外伸圆板的塑性极限载荷

指出一些国内外有关结构塑性极限分析专著中所给出的关于外伸圆板极限载荷的公式均有误。文中给出了该问题的正确表达式。     

受圆锥分布载荷圆板应力分析

分析了中心固定的圆板受圆锥分布载荷作用时的剪力，从而导出径向应力，切向应力及挠度的计算公式，最后给出应力曲线求出最大应力。     

静载荷作用下夹层圆板非线性主共振分析

基于Reissner夹层板理论,利用Hamilton原理建立静载荷作用下夹层圆板的非线性动力学方程.应用Galerkin法得到静载荷作用下夹层圆板的轴对称非线性振动微分方程.运用多尺度法求解并推导出主共振下系统的幅频响应方程,并依据Lyapunov稳定性理论得到系统稳态运动的稳定性判据.通过算例,得到周边简支约束下夹层圆板主共振的幅频响应曲线图,以及振动幅值随静载荷幅值、激励力幅值和夹心厚度的变化曲线图;研究了不同参数对系统共振幅值的影响规律,并对解的稳定性进行了分析.     

换热边界下梯度功能材料板稳态温度场研究

用有限元法分析了由ZrO2和Ti-6Al—4V组成的梯度功能材料板在对流换热边界条件下的稳态温度场问题，检验了方法的正确性，给出了对流换热边界下的稳态温度场分布。结果表明：材料组分的分布形状系数M、孔隙度P、对流换热系数和环境介质温度的变化对梯度功能材料板的稳态温度场分布均有明显的影响。此结果为材料设计和进一步的热应力分析提供了准确的计算依据。     

石墨烯增强功能梯度圆板受热机作用的响应分析

在推广后的Mian和Spencer功能梯度板理论基础上,研究了石墨烯增强功能梯度圆板受集中力和温度场作用的响应问题.基于修正后的Halpin-Tsai模型,考虑了温度依赖和石墨烯缺陷大小对石墨烯增强复合材料弹性模量的影响.沿板厚方向考虑了三种石墨烯纳米片的分布形式,石墨烯增强功能梯度圆板中心受集中力作用时,该问题转化为...     

径向梯度多孔支架设计与力学性能分析

提出一种基于Gyroid曲面的径向梯度多孔支架的设计方法.通过调节中心孔隙率Pin,边缘孔隙率Pout,和梯度变化率n设计具有相同平均孔隙率,不同孔隙变化率的径向梯度多孔支架.采用有限元法(Finite element method,FEM)分析和力学试验方法分别对径向梯度多孔支架和均质多孔支架的力学性能进行研究,并对...     

换热边界下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用有限元和有限差分法,分析了由ZrO2 和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板的瞬态热应力问题,检验了方法的正确性,给出了对流换热边界下变物性梯度功能材料板的瞬态热应力场分布,并与不考虑变物性时的结果进行了比较。结果表明：在计算瞬态热应力场分布时,变物性是影响梯度功能材料板瞬态热应力场的最重要因素之一。此外,材料组分的分布形状系数 M、环境介质温度和对流换热系数的变化对变物性梯度功能材料板的瞬态热应力场分布均有明显的影响。此结果为梯度功能材料的设计和应用提供了理论计算依据。     

金属简支圆板在边缘均布载荷作用下的塑性极限解

采用双剪统一屈服准则首次对金属类材料的简支圆板在边缘均布载荷作用下的塑性极限进行求解，得出相应的统一解形式。已有的Tresca准则、vonMises准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或逼近。并得到圆板的极限载荷随不同屈服准则以及边缘载荷内半径的变化曲线。     

弹性边界条件下圆板横向自由振动特性分析

采用谱几何法(spectro-geometric method,简称SGM)分析了弹性边界条件下圆板横向自由振动特性。首先,将圆板的振动位移容许函数描述为一种谱形式的改进三角级数,并采用沿边界均匀分布的约束弹簧来模拟弹性边界条件;然后,将未知级数展开系数看作广义变量,应用瑞利-里兹法从能量的角度推导弹性边界条件下圆板结构横向自由振动系统特征矩阵方程;最后,设计搭建了相关实验台架,对圆板结构横向自由振动模态参数进行测试。将文中方法计算结果与文献解、有限元计算结果和实验结果进行对比,验证了谱几何法求解圆板横向自由振动问题的正确性和计算精度。     

换热边界下梯度功能材料板稳态热应力

用有限元和辛普生法研究了由ZrO2和Ti-6Al～4V组成的梯度功能材料板的稳态热应力问题，检验了孔隙度P为零时数值模拟模型的正确性，给出了对流换热边界下的稳态热应力场分布。结果表明：材料组分的分布形状系数M、孔隙度P、对流换热系数和环境介质温度的变化对该材料板的稳态热应力场分布均有明显的影响；在设定条件下，当P=0时，该材料无限自由长板在金属和陶瓷附近板内为压应力，而在板中部为拉应力；当A=3.99时，陶瓷侧拉应力最大。     

基于弹性理论的功能梯度材料管板应力分析

功能梯度材料因其优良的热力学特性,在高温高压、大温差服役环境中的换热器管板制造过程中得到了广泛应用。目前,对功能梯度材料管板应力的求解都是基于弹性理论中的经典板理论求得。为此,利用物理中面概念,将材料的各向异性问题转化到经典板理论中,建立法兰连接且不兼做法兰的功能梯度材料管板的应力分布计算公式及管板危险点应力的求解公式,并采用ABAQUS对其进行压力载荷下的有限元分析,验证理论解的合理性。     

梯度材料球罐热弹性应力分析

对梯度材料球罐承压条件下的热弹性响应进行分析,通过求解应力控制方程分别考察不同弹性梯度因子和温差梯度因子对球罐中应力分布的影响。分析结果表明,即使不考虑梯度温差应力的影响,梯度材料球罐的最大环向应力也不总在球罐的最内层,而是取决于材料的弹性梯度分布;并且,不同球罐壁厚下,弹性梯度因子对球罐应力分布的影响作用也明显不同。随着温差梯度因子的增加,球罐中径向应力将从完全受压状态转变为部分受拉状态,而球罐内外壁的环向应力差值也随之增大。     

功能梯度材料的研究动态

功能梯度材料是一种新型复合材料，它的两侧由不同性能的材料组成，而中间部分的结构是以原子、分子级连续变化，从而消除了不同材料结合的性能不匹配因素。本文介绍了功能梯度材料的概念和开发背景，着重论述了功能梯度材料在材料设计、制备和性能评价方面的研究现状及其应用前景。     

加热、冷却下变物性梯度功能材料板瞬态热应力

用非线性有限元法分析由ZnO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板在加热、冷却过程中的瞬态热应力问题,检验方法的正确性,给出不同力学边界条件下该材料板的瞬态热应力场分布,并与常物性时的结果进行比较。结果表明,考虑变物性比常物性时的最大拉应力减少26％,最大压应力减少23．2％;在冷却初瞬时,陶瓷侧出现很大拉应力;此外,材料组分的分布形状系数M的变化和力学边界条件对该材料板的加热、冷却瞬态热应力场分布的影响显著。此结果为该材料的设计、制备提供了准确的理论计算依据。     

载荷作用下滚道误差对轴承旋转精度的影响分析

根据圆柱滚子轴承各零件间的几何关系,推导出轴承几何协调方程,将几何协调方程与载荷平衡方程联立进行迭代求解,建立基于载荷平衡与几何协调共同作用下轴承旋转精度的数学模型,研究了内圈滚道圆度误差谐波幅值、谐波阶次对轴承内圈径向跳动的影响。研究结果表明:随着内圈滚道圆度误差幅值增大,轴承内圈径向跳动增大;当轴承径向载荷增大时,内圈径向跳动变小;随着内圈滚道圆度误差阶次的变化,轴承内圈径向跳动呈现出波动,波动程度与轴承径向载荷有关;当轴承滚子个数与内圈圆度误差阶次呈整数倍时,内圈径向跳动最大。     

变载荷下SiC多孔陶瓷的摩擦磨损性能研究

在改进后的MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机上研究变载荷下SiC多孔陶瓷的摩擦磨损性能,通过变载荷和静载荷试验对比分析变载荷对摩擦因数的影响及变载荷下多孔陶瓷的磨损机制。结果表明,变载荷下随着载荷增大SiC多孔陶瓷摩擦因数减小,SiC多孔陶瓷的磨损机制为脆性断裂和磨粒磨损。建立多孔陶瓷和45#钢的环-块摩擦副几何模型,运用有限元分析软件ANASYS Workbench仿真分析变载荷对接触应力的影响。结果表明,SiC多孔陶瓷的接触应力分布不均匀,并且接触应力呈现环-块接触的垂直轴线区域大、两侧小的状态,其中最大接触应力出现在与块接触区域,环和块的最大接触应力位置错开一定的距离。