含面\芯开裂损伤复合材料夹层板的自由振动

基于Zig Zag变形假定和Mindlin一阶剪切理论,提出了具有面板和芯体开裂损伤复合材料夹层板自由振动的有限元分析方法。为了更好地反映夹层板截面变形的齿形特征,分别对上、下面板和芯体建立了3个独立坐标系,并定义三部分的转角为独立变量;同时又针对面\芯开裂特征,将整个结构视为上、下子板和基板三部分。根据开裂前缘位移连续条件,建立了复合材料夹层板面\芯开裂损伤分析模型。在此变形假定和损伤模型基础上,推导了含损伤复合材料夹层板各部分的刚度阵和质量阵列式,并采用子空间迭代法求解了夹层板的固有频率。通过参数讨论得出:大面积的开裂损伤会使结构频率急剧降低;面积相同而形状不同的开裂损伤对夹层板的各阶固有频率的影响不同;适当的面板铺设方式将会提高结构的固有频率;提高面板的厚度可大幅度提高夹层板的各阶固有频率。     

考虑粘结刚度时夹层板的振动频率

对简支边界条件下以正交铺设层板为面板的复合材料夹层板的横向振动进行了求解，在求解中包括了面板的耦合刚度和面板与夹芯间的粘结刚度．计算结果表明，当粘结刚度超过某一值时，可以认为面板与夹芯粘结完好，但当小于这个值时，粘结刚度对自振频率会产生很大的影响，影响程度与面板铺层、夹芯性质、板的长宽比及振动模态有关．作为一个特例，对正交铺设层板中间一个层间界面存在滑移时其振动频率的变化进行了讨论．     

考虑粘刚度时夹层板的振动频率

对简支边界条件下以正交铺设层板为面板的复合材料夹层板的横向振动进行了求解，在求解中包括了面板的耦合刚度和面板与夹芯间的粘结刚度，计算结果表明，当粘结刚度超过某一值时，可以认为面板与夹芯粘结完好，但当小于这个值时，粘结刚度对自振率会产生很大的影响，影响程度与面板铺层，夹芯性质，板的长宽比及振动模态腾，作为一个特例，对正交铺设层板中间一个层间界面存在滑移时其振动频率的变化进行了讨论。     

仿蝴蝶形蜂窝结构夹层板的振动特性研究

为了探讨负泊松比夹层板共振问题,明晰多模态共振机理,本文基于蝴蝶仿生结构,构建仿蝴蝶形蜂窝夹层板,提升抑制工程应用中共振发生的能力。应用Reddy高阶剪切变形理论,推导仿蝴蝶形蜂窝夹层板的位移场。利用Von-Karman大变形理论以及Hamilton原理,探讨四边简支边界条件下仿蝴蝶形蜂窝夹层板的非线性偏微分方程。借助Navier法并引入双三角级数形式研究系统的固有频率。研究结果表明：仿蝴蝶形蜂窝夹层板的固有频率与传统负泊松比蜂窝夹层板相比有所提高,使夹层板在应用过程中发生共振的可能性相对降低;仿蝴蝶形蜂窝夹层板的固有频率随夹层板总厚度、芯层蜂窝胞元的角度参数和长度参数的增加而增大,随芯层厚度系数的增加呈抛物线走势,对仿蝴蝶形蜂窝夹层板避免多模态共振的设计和应用具有一定指导意义。     

粘弹性夹层圆板在基础激励下的动态响应

研究了粘弹性夹层圆板在基础激励下的动态响应问题。基于经典弹性薄板理论和Kelvin-Voigt粘弹性本构方程,建立了基础激励下粘弹性夹层圆板的控制方程。应用模态叠加法计算了固支粘弹性夹层圆板在基础激励下的动挠度,分析了基础激励频率和夹层圆板夹心层厚度参数对系统响应的影响。结果表明:粘弹性夹层圆板挠度的最大值都在板中心,距中心越远,挠度越小;粘弹性夹层圆板的一阶固有频率随着夹心层厚度的增大呈衰减趋势。     

受压夹层板的失效模式分析及优化设计

以减轻重量为目标,以不出现各种失效模式为约束条件,应用序列二次规划法对受压夹层板的尺寸以及金属泡沫的相对密度进行了优化设计。考虑了剪切对屈曲的影响和金属泡沫弹性模量与相对密度之间的非线性关系,对金属泡沫和波纹夹层板的失效模式进行分析。同时设计两种截面形状,得到具有更高承载能力的夹层板。最后对各种截面形状夹层板的承载能力进行比较。结果表明:通过优化截面尺寸和金属泡沫的相对密度可以提高夹层板的承载能力;对于受压金属泡沫夹层板最优相对密度为0.03689;对于波纹夹层板更优的截面是改进后的帽形加筋板的截面。     

以复合材料层合板为面板的夹层板皱屈计算

为分析复合材料夹层板面板的皱屈特性,本文首先讨论了弹性基础上反对称正交铺设层合板的稳定性计算。然后通过假定夹芯的位移模式,使夹芯的变形能与一等效弹簧系统变形能相等,求得夹芯的等效基础系数。最后,提出了一个对称皱屈载荷的计算公式。     

等厚夹层板三角形单元刚度矩阵

本文根据 Hoff 型夹层板的弯曲理论,采用应变能分项插值法导出了夹层板三角形单元的刚度矩阵。它可直接用以计算一般夹层板的变形和应力。     

斜拉式人行玻璃钢(GRP)桥的稳定性分析

本文是对架设在重庆交通学院的斜拉式人行玻璃钢(GRP)桥进行全面稳定性分析,以便为实验提供理论根据和进行比较。该桥系由玻璃钢蜂窝夹层板构成的箱形结构,对承受压力较大的顶部夹层板和纵向夹层隔板的整体性以及蜂窝夹层板蒙皮的局部稳定性分别作了理论分析。     

边界元法分析夹层板的弯曲问题

本文基于夹层板的分解刚度法原理,建立了分析夹层板弯曲问题的边界积分方程。本文方法适用于任意边界条件、任意横向分布荷载的夹层板的弯曲问题。     

Reissner夹层板的弯曲,稳定和振动问题的解析解

根据Reissner夹层板理论和胡海昌的简化计算理论,提出了夹层矩形板的弯曲、稳定和振动问题解析解的解答格式。应用此格式,可求解具有各种通常边界条件的Reissner夹层矩形板的弯曲、稳定和振动问题,并将这三类问题的解答格式归并为统一模式,从而使其解析解的求解方法规律化。     

The flexural property and its synergistic mechanism of multibody molded beetle elytron plates

To improve the applications of beetle elytron plates(BEPs, which are biomimetic sandwich plates inspired by beetle elytra), the flexural performance and its synergistic mechanism of multibody molded BEPs were investigated via cantilever testing and finite element method(FEM). The results are summarized as follows.(1) Although debonding damage causes failure of the multibody molded BEPs and honeycomb plate and the reasonable range of trabecular size for BEPs is narrow, both the optimal loading capacity per mass and failure deformation of the BEPs are over two times those of the honeycomb plate.(2) A flexural synergistic mechanism is revealed in the trabecular-honeycomb core structure of BEPs; this mechanism causes the maximum deformation of core structure to gradually transfer from the honeycomb wall to the trabeculae with the increase in η(the ratio of the trabecular radius to the distance between the center points of two trabeculae), which means the different stretching behaviors in these core structures.(3) Unlike the compressive mechanism of BEPs, by controlling and balancing the deformation degrees of the trabeculae and honeycomb walls, the flexural mechanism achieves a minimum core deformation and an optimal flexural performance. These results suggest a qualitative relationship between the deformation behavior of trabecular-honeycomb core structure and bending performance of the whole BEP, and provide a solid foundation for subsequent research and the considerable application potential of this biomimetic sandwich structure in many fields.     

各向同性轴对称复合圆板的三维线性分析

复合板具有优异的结构性、良好的性重比及其性能可设计性,在船舶工业中获得了广泛应用.为考察复合板的力学行为,对在均匀横向载荷下的各向同性轴对称复合圆板采用位移解法,根据结构变形的可能规律,设定位移解函数形式,将变量分离,进行了三维线性分析,构造了弹性力学计算模型,给出了一般板、层合板、夹芯板满足三维线性平衡方程、中面固支边界条件、层间连续条件的精确解.该解考虑了中面应变的影响,不同于Timoshenko-Goodier理论解.通过计算表明单层板、层合板解在一定的径厚比内,与Ansys计算结果十分接近,为固支圆板在均布横向载荷下的精确解.夹芯板实验证实,夹芯板理论解可更精确地预测面板中的应力、应变分布.     

无粘结预应力钢板夹心混凝土组合板滑移性能分析

目的钢板与混凝土界面相对滑移是影响组合板承载力和刚度的主要因素,明确界面相对滑移分布规律及影响因素.方法利用弹性理论,建立考虑预应力钢筋内力增量和滑移刚度影响的界面相对滑移微分方程,给出对称集中荷载作用下的滑移计算公式.结果组合板最大滑移发生在组合板端部,并沿组合板纵向向跨中逐渐减小,跨中滑移为零,组合板的滑移随着连接刚度增加、含钢率增加及混凝土强度等级提高而减小.结论连接刚度是影响预应力组合板界面滑移的主要因素,混凝土强度等级、含钢率影响相对较小,预应力钢筋内力增量对滑移影响很小,可以忽略其影响.     

Effect of plastic deformation on diffusion-rolling bonding of steel sandwich plates

Diffusion bonding is one of the most important techniques for composite materials, while bonding temperature, holding time, and rolling reduction are the key parameters that affect the bonding strength of sandwich plates. To study the effect of plastic deformation on the bonding strength, laboratory experiments were carried on a Gleeble Thermal Simulator to imitate the diffusion-rolling bonding under different reductions for steel sandwich plates. The bonding strength and interlayer film thickness were measured, and the element diffusion was analyzed using line scanning. The relationship between the bonding strength and ＂diffused interlayer＂ thickness was investigated. It has been found that the bonding strength increases with reduction, whereas the interlayer film thickness decreases gradually as the reduction increases. The diffusion under plastic deformation is obviously enhanced in comparison with that of nil reduction. The mechanism of plastic deformation effect on the diffusion bonding and related models have been discussed.     

多级金字塔夹芯结构的抗冲击及吸能性

讨论了有着相同重量的一阶和二阶金字塔点阵结构在冲击载荷作用下的抗冲击和吸能性.用有限元分析软件ABAQUS建立了一阶金字塔芯体夹芯结构和二阶金字塔芯体夹芯结构在冲击载荷作用下的三维有限元模型,分析了在冲击载荷下有着相同相对密度和相同体重的两种芯体结构的位移与加载时间的关系,比较了两种芯体结构随着无量纲冲量和相对密度增加时的抗冲击能力,并分析了夹芯结构的吸能机理及两种芯体结构的吸能能力.结果表明,两种芯体结构中储存内能的80%以上均来源于塑性能释放.随着无量纲冲量的增加,两种芯体结构的吸能率在增加,二阶金字塔芯体结构在无量纲位移趋于平缓后其吸能率和抗冲击性能与一阶金字塔芯体结构相接近.