功能梯度斜板的屈曲分析

研究面内荷载作用下功能梯度斜板的屈曲问题.基于经典板理论,假设材料性质为板厚度方向坐标的幂函数,不考虑温度的影响,推导功能梯度板在纵向荷载作用下的平衡微分方程,运用坐标转换关系,建立斜坐标系下功能梯度斜板的屈曲微分方程.采用微分求积法,离散屈曲微分方程,结合边界条件,给出功能梯度斜板在两对边受有均布压力作用下临界屈曲荷载的无量纲数值解.在此基础上,讨论板的几何外形尺寸、夹角、梯度指标以及中面变形等因素对临界屈曲荷载的影响.结果表明:功能梯度板的临界屈曲荷载变化介于相应的均质各向同性板的临界屈曲荷载变化之间;功能梯度材料板的临界屈曲荷载变化随板的相对几何外形尺寸宽长比b/a的减小而减小,随梯度指标κ和夹角θ的增加而减小;中面变形对夹角较小和梯度指标较高的板有较大影响.     

起重机简支斜板的局部稳定性研究

为了分析起重机斜板结构的局部屈曲失稳问题。针对斜坐标系下纵向载荷作用斜板的屈曲控制微分方程、简支边界条件,进行无量纲化。同时,给出微分求积法(DQM)求解简支斜板局部屈曲失稳临界载荷的具体方法。以单向轴压作用下简支斜板为例,首先通过对比验证DQM数值解的精确性;最后对起重机简支斜板结构参数与屈曲临界载荷之间的关系进行了研究。     

热弹耦合运动斜板振动特性研究

分析无量纲运动速度、边长比、斜角,无量纲热弹耦合因子等参数对热弹耦合运动斜薄板振动特性的影响。以运动热弹耦合运动斜薄板为研究对象,基于弹性薄板小挠度弯曲理论,建立运动微分方程,采用微分求积法进行离散建立热弹耦合运动斜板的特征方程。得到了热弹耦合运动斜板前3阶模态的无量纲复频率与运动速度之间的关系曲线。结果表明,相同条件下,第1阶模态发散失稳的临界速度随着斜板角度的增加而减小,第1阶模态的发散失稳临界速度随着无量纲热弹耦合因子的增大而增大。     

轴向运动功能梯度梁的横向振动

新型非均匀复合材料,功能梯度材料具有防止脱层和减缓热应力等优良性能,将其应用于功能梯度梁的结构有着非常重要的工程应用价值。基于Euler-Bernoulli梁理论和Hamilton原理,建立轴向运动功能梯度梁横向自由振动的运动微分方程,其中假设功能梯度梁的材料特性沿梁厚度方向按各组分材料体积分数的幂函数连续变化;再对运动微分方程和边界条件进行量纲一处理,采用微分求积法对其进行离散化,导出系统的广义复特征方程,然后计算分析轴向运动功能梯度简支梁横向振动复频率的实部和虚部随量纲一轴向运动速度、梯度指标等参数的变化情况,并讨论量纲一轴向运动速度和梯度指标对功能梯度梁的横向振动特性以及失稳形式的影响。     

斜盘式压缩机行星板失效分析及其对策

对斜盘式压缩机行星板的失效原因进行了详细分析,结果表明,Si元素在共晶体中呈针状分布是行星板产生裂纹的主要原因,从而为行星板材料的国产化奠定了基础。     

斜直井中考虑摩擦时钻柱的正弦屈曲分析

提出了在斜直井中钻柱正弦屈曲分析时对摩擦阻力的处理方法,给出了考虑摩擦阻力时的屈曲平衡方程,建立了相应的微分求积法列式,用微分求积法时平衡方程直接求解。在力学模型中考虑了摩擦因数、重力线密度、钻柱长度和井斜角对临界载荷的影响,并将数值计算结果与实验数据进行了比较。分析表明,提出的在钻柱正弦屈曲分析时对摩擦阻力的处理方法是正确有效的,能够为实验结果提供理论分析基础;在同等条件下,钻柱正弦屈曲临界载荷随摩擦因数的增加而增大;钻柱越长,摩擦阻力对临界载荷的影响越大,在一定程度上,摩擦可以增加钻柱的稳定性。     

斜直井中考虑摩擦时钻柱的正弦屈曲分析

提出了在斜直井中钻柱正弦屈曲分析时对摩擦阻力的处理方法,给出了考虑摩擦阻力时的屈曲平衡方程,建立了相应的微分求积法列式,用微分求积法对平衡方程直接求解.在力学模型中考虑了摩擦因数、重力线密度、钻柱长度和井斜角对临界载荷的影响,并将数值计算结果与实验数据进行了比较.分析表明,提出的在钻柱正弦屈曲分析时对摩擦阻力的处理方法是正确有效的,能够为实验结果提供理论分析基础;在同等条件下,钻柱正弦屈曲临界载荷随摩擦因数的增加而增大;钻柱越长,摩擦阻力对临界载荷的影响越大,在一定程度上,摩擦可以增加钻柱的稳定性.     

振动磨机环扇形激振板的横向振动与稳定性分析

振动磨机的磨粉效果与激振系统动力学响应有较大关系,其激振系统的横向振动和稳定性研究具有重要的理论意义.根据弹性薄板小挠度理论和哈密顿原理,建立振动磨机环扇形激振板的运动微分方程.采用微分求积法离散方程和边界条件,计算得到环扇形板前三(四)阶无量纲复频率随无量纲角速度的变化情况,分析半径比和扇形角对环扇形板横向振动的影响...     

非均布载荷作用下矩形板失稳的计算方法研究

为了快速准确求解计算加劲箱梁腹板结构中局部矩形板的屈曲承载力,基于微分求积方法获取非均布载荷作用下矩形板的屈曲承载能力,对传统计算方法中的经验设计公式进行了修正。首先,推导了非均布载荷作用下简支矩形板无量纲屈曲控制微分方程的微分求积计算格式,经与文献解对比验证了微分求积数值解的精确性;其次,建立了包含非均布载荷系数与边长比的参数分析案例矩阵,并给出了传统计算方法解与数值解之间的相对误差值,找出相对误差较大的边长比参数区间;同时,通过离散系数分析评价了不同边长比对应屈曲失稳系数之间的离散程度,找出离散系数小时所对应的非均布载荷参数区间;最后,针对离散系数小时所对应的非均布载荷参数区间,选取边长比参数区间对应所有屈曲失稳系数中的最小值,拟合提出了非均布载荷系数与屈曲失稳系数最小值之间的修正计算方法,并将修正计算方法解、传统计算方法解与数值解进行对比分析验证。研究结果表明：提出的微分求积法数值分析模型求解精度高;以拉为主的非均布载荷系数,传统计算方法解与数值解之间相对误差区间为[-26.65%,-88.99%],不同边长比对应屈曲失稳载荷之间的离散系数区间为[0.18, 0.767]×10<...     

斜支承导向的TPU薄膜振动特性研究

TPU薄膜在生产过程中有斜支承导向辊对薄膜起导向传输和支承作用,此外还需要有加热烘干系统进行即时干燥,这些过程都不可避免的引起TPU薄膜的横向振动,从而影响薄膜的制备精度和质量。根据D’Alembert原理,建立具有运动速度的TPU薄膜的动力学模型及热传导方程,解耦后得到含有热弹耦合系数的运动TPU薄膜振动方程;考虑薄膜导向辊斜支承作用,建立无量纲化的斜支承下TPU薄膜的振动方程;采用微分求积法对耦合方程进行离散,研究运动TPU薄膜复频率变化对无量纲速度、斜支承角度、热弹耦合系数、张力比的影响,定量分析各参数对运动TPU薄膜振动稳定性的影响,从而提高汽车TPU薄膜的涂布精度和制备质量。     

弹性地基上转动功能梯度材料Timoshenko梁自由振动的微分变换法求解

基于Timoshenko梁理论研究弹性地基上转动功能梯度材料（FGM）梁的自由振动。首先确定功能梯度材料Timoshenko梁的物理中面,利用广义Hamilton原理推导出该梁在弹性地基上转动时横向自由振动的两个控制微分方程。其次采用微分变换法（DTM）对控制微分方程及其边界条件进行变换,计算了弹性地基上转动功能梯度材料Timoshenko梁在夹紧-夹紧、夹紧-简支和夹紧-自由三种不同边界条件下横向自由振动的量纲一固有频率,与已有文献的计算结果进行比较,退化后结果一致。最后讨论了不同边界条件、转速、弹性地基模量和梯度指数对功能梯度材料Timoshenko梁自振频率的影响。结果表明：功能梯度材料Timoshenko梁的量纲一固有频率随量纲一转速和量纲一弹性地基模量的增大而增大;在量纲一转速和量纲一弹性地基模量一定的情况下,梁的量纲一固有频率随着功能梯度材料梯度指数的增大而减小。     

功能梯度材料板壳多场耦合主动控制仿真

利用力-电-热多场耦合的弱变分方程和加强假定应变法，建立了一用于温度梯度作用下功能梯度材料板壳力学性能分析的固体壳单元，该单元既可用作实体单元，又可模拟薄曲壳结构，在厚跨比非常小的情况下也能获得令人满意的精度。结合常位移-速度反馈控制算法，对基于压电传感器、驱动器的功能梯度材料板壳的热变形及振动的主动控制进行了数值仿真，探讨了组分材料体积分数幂指数分布、控制增益等对功能梯度材料力学性能和控制效果等的影响。算例表明了常位移-速度反馈控制算法的正确性和单元的高效性。     

功能梯度材料应用在齿轮上的可行性分析

为解决齿轮热处理过程中存在畸变、齿根处弯曲应力增加、齿轮的寿命降低等问题,将功能材料技术应用到齿轮工作接触面处(简称功能梯度齿轮)。首先,开展了单质齿轮性能与单质齿轮热处理后性能的对比分析;然后,建立了单质圆柱渐开线齿轮模型与功能梯度材料圆柱渐开线齿轮模型,对其进行了弯曲应力有限元计算,并对其性能进行了对比分析。将未经热处理的单质齿轮作为桥梁,建立了单质齿轮热处理后的性能与功能梯度材料齿轮性能之间的关系。功能梯度材料不仅在轮齿表面硬度与齿根弯曲应力方面比热处理后的齿轮有更好的性能,而且能避免齿轮热处理过程中产生的畸变、渗碳层不均匀等缺陷。分析结果表明:将功能梯度材料应用到齿轮上是可行的。     

Dynamic Behaviors of Axially Moving Viscoelastic Plate with Varying Thicknessn

Structural components of varying thickness draw increasing attention these days due to economy and light-weight considerations. In view of the absence of research in vibration analysis of viscoelastic plate with varying thickness, this study devotes to investigate the dynamic behaviors of axially moving viscoelastic plate with varying thickness. Based on the thin plate theory and the two-dimensional viscoelastic differential constitutive relation, the differential equation of motion of the axially moving viscoelastic rectangular plate is derived, the plate constituted by Kelvin-Voigt model has linearly varying thickness in the y-direction. The dimensionless complex frequencies of axially moving viscoelastic plate with four edges simply supported are calculated by the differential quadrature method, curves of real parts and imaginary parts of the first three-order dimensionless complex frequencies versus dimensionless moving speed are obtained, the effects of the aspect ratio, thickness ratio, the dimensionless moving speed and delay time on the dynamic behaviors of the axially moving viscoelastic rectangular plate with varying thickness are analyzed. When other parameters keep constant, with the decrease of thickness ratio, the real parts of the first three-order natural frequencies decrease, and the critical divergence speeds of various modes decrease too, moreover, whether the delay time is large or small, the frequencies are all complex numbers.     

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。     

预应力法检测大型焊接钢板柱局部稳定试验研究

我国《钢结构设计规范》规定了由构件高厚比或宽厚比来判定构件局部稳定的方法。对于承载力要求较高的重要结构构件,有必要对其实际工作状态下的稳定性进行进一步检测。本文采用预应力技术对焊接钢板柱进行了应力(应变)检测,进而完成了比规范方法更为精确的局部稳定性判定。应用这一试验方法还可以得到构件在实际工况下的安全储备,是对钢结构构件的工程检测的有益尝试。     

FGM and laminated doubly curved shells and panels of revolution with a free-form meridian: A 2-D GDQ solution for free vibrations

In this paper, the generalized differential quadrature (GDQ) method is applied to study the dynamic behavior of functionally graded materials (FGMs) and laminated doubly curved shells and panels of revolution with a free-form meridian. The First-order Shear Deformation Theory (FSDT) is used to analyze the above mentioned moderately thick structural elements. In order to include the effect of the initial curvature a generalization of the Reissner-Mindlin theory, proposed by Toorani and Lakis, is adopted. The governing equations of motion, written in terms of stress resultants, are expressed as functions of five kinematic parameters, by using the constitutive and kinematic relationships. The solution is given in terms of generalized displacement components of points lying on the middle surface of the shell. Simple Rational Bézier curves are used to define the meridian curve of the revolution structures. Firstly, the differential quadrature (DQ) rule is introduced to determine the geometric parameters of the structures with a free-form meridian. Secondly, the discretization of the system by means of the GDQ technique leads to a standard linear eigenvalue problem, where two independent variables are involved. Results are obtained taking the meridional and circumferential co-ordinates into account, without using the Fourier modal expansion methodology. Comparisons between the Reissner-Mindlin and the Toorani-Lakis theory are presented. Furthermore, GDQ results are compared with those obtained by using commercial programs such as Abaqus, Ansys, Nastran, Straus and Pro/Mechanica. Very good agreement is observed. Finally, different lamination schemes are considered to expand the combination of the two functionally graded four-parameter power-law distributions adopted. The treatment is developed within the theory of linear elasticity, when materials are assumed to be isotropic and inhomogeneous through the lamina thickness direction. A two-constituent functionally graded lamina consists of ceramic and metal those are graded through the lamina thickness. A parametric study is performed to illustrate the influence of the parameters on the mechanical behavior of shell and panel structures considered.     

Analysis of annular Reissner/Mindlin plates using differential quadrature method

The axisymmetric flexure responses of moderately thick annular plates under static loading are investigated. The shear deformation is considered using the first-order Reissner/Mindlin plate theory and the solutions are obtained using the differential quadrature (DQ) method. In the solution process, the governing differential equations and boundary conditions for the problem are initially discretized by the DQ algorithm into a set of linear algebraic equations. The solutions of the problem are then determined by solving the set of algebraic equations. This study considers the plate subjected to various combinations of clamped, simply-supported, free and guided boundary conditions and different loading manners. The accuracy of the method is demonstrated through direct comparison of the present results with the corresponding exact solutions available in the literature.