双模量面板泡沫铝芯夹层圆板的非线性弯曲

采用弹性理论建立了双模量面板泡沫铝芯圆形夹层板在均布载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了夹层板的中性面位置。在考虑剪切变形影响的基础上,采用能量法研究了双模量面板泡沫铝芯圆形夹层板的轴对称非线性弯陆问题,求得了夹层板中心挠度与均布载荷的关系式,并把该方法计算结果与有限元计算结果进行了比较,验证了该方法是可靠...     

双模量矩形板的大挠度弯曲计算分析

双模量矩形板在外载荷作用下,会形成各向同性的拉伸区和压缩区,把双模量矩形板看成两种各向同性材料组成的层合板,采用弹性力学理论建立了双模量矩形板在外载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了双模量矩形板的中性面位置,推导出了双模量矩形板的大挠度弯曲变形微分方程。用加权残值法求得了双模量矩形板的大挠度弯曲变形时板中点挠度,把该方法计算结果与有限元计算结果进行了比较,说明了该计算方法是可靠的,并讨论分析了双模量对矩形板大挠度弯曲变形的影响。     

均布载荷作用下夹层圆板的载荷—频率特征关系

本文讨论了均布载荷作用下夹层圆板在非线性弯曲静平衡构形附近的微幅自由振动，并利用修正迭代法求解，得到了其固有频率—载荷特征关系     

基于双剪统一强度理论的圆板塑性极限分析

通过对轴对称弯曲圆板在塑性极限状态下应力和弯曲内力的分布研究,建立了双剪统一强度理论下用弯矩表示的屈服条件,即广义双剪统一屈服条件。该广义双剪统一屈服条件是一条对称的外凸闭合折线,可应用于由各种拉压强度比及剪压强度比材料构成的圆板和环板的塑性极限分析。对均布荷载作用下的简(固)支圆板进行了塑性极限分析,得出了圆板的塑性极限荷载、塑性极限状态时的内力场和速度场,分析了拉压强度比α以及中间剪应力影响系数b对塑性极限承载力的影响。     

分布载荷作用下简支功能梯度夹层板的弯曲分析

研究了四边简支具有功能梯度芯材的夹层板在分布载荷作用下的弯曲问题。基于Reissner假设, 根据功能梯度材料的本构方程得出了应力、位移及内力的表达式, 得到功能梯度夹层板的平衡方程; 针对四边简支的边界条件, 通过将挠度 w 与横向剪力 Q_x、Q_y 用双三角级数展开的方法, 求解平衡方程。采用本文方法分别求解了均布载荷作用下、芯材弹性模量线性变化的功能梯度夹层板与芯材为均质各向同性材料的夹层板的弯曲挠度, 并通过与经典解及有限元解进行比较, 证明了本文方法的正确性。     

径向压力作用下夹层圆板自由振动理论解

基于小挠度薄板理论,建立径向均布压力作用下夹层圆板的振动控制方程。采用分离变量法导出夹层圆板的固有频率及振型解析式,计算径向均布压力作用下周边固支夹层圆板固有频率和振型,讨论径向均布压力和夹心层比率对固有频率的影响。研究表明夹层圆板的固有频率随径向压力增大而减小,临界压力随阶次的增大而增大;作用径向压力的夹层圆板固有频率随夹心层比率增大,先缓慢增大,到峰值后减小,该趋势与无径向压力时相同。     

陶瓷氧化锆和金属钛合金FGM变截面立柱的过屈曲数值模拟

基于Mori-Tanaka等效特性模型,研究了功能梯度材料变截面立柱在均布载荷作用下的过屈曲行为。考虑几何方程、本构方程及平衡方程,建立了功能梯度材料变截面立柱在均布载荷作用下的过屈曲控制微分方程,其中假设材料性质沿厚度方向按幂率变化。采用打靶法获得了由陶瓷氧化锆和金属钛合金两相材料组成的FGM变截面立柱的屈曲和过屈曲行为数值解。给出了不同变截面系数和不同梯度指数下立柱的过屈曲平衡路径和平衡构形。讨论了截面变化系数、材料梯度指数对立柱屈曲和过屈曲行为的影响。     

一类非均布荷载作用下厚壁圆筒平面问题的应力解析解

采用复变函数法给出了表面受有一类非均布径向压力作用下厚壁圆筒平面问题的应力解析解,发现随着非均布侧压系数的增大,圆筒内某些区域的切向应力和(或)径向应力会由压应力变为拉应力,并且切向拉应力远大于径向拉应力。在不存在拉应力区的前提下,反算出非均布侧压系数的范围,并给出了不同非均布侧压系数所对应的拉应力区。最后用数值方法验证了理论分析的正确性。     

均匀热载荷作用下功能梯度圆板的非线性振动

基于经典板理论,研究了热载荷作用下功能梯度圆板的大幅振动问题.在经典板理论下利用物理中面概念,导出了功能梯度圆板的非线性运动方程.利用Ritz?Kantorovich方法消去时间变量,将非线性运动方程转换成了一组关于空间变量的非线性常微分方程.采用打靶法数值求解所得方程,并利用数值结果研究了热载荷作用下功能梯度圆板静态...     

静载荷作用下夹层圆板大幅度振动的时域特性分析

基于均布载荷作用下夹层圆板大幅度振动的基本方程和四种边界条件,将动挠度设为时间和空间函数的分离形式,利用空间模态假设和变分法,得到用挠度函数表示的应力和转角的表达式,再利用伽辽金法推导出时间模态的控制方程。在此基础上,讨论了初挠度以及夹层板剪切参数对系统振动特性的影响。     

横向常磁场中铁磁圆板的主共振特性与静载效应

针对横向常磁场中铁磁圆板的主共振问题进行研究.基于电磁基本理论,得到薄板在常磁场中所受的磁体力和洛伦兹力,应用哈密顿变分原理,推导出磁场中铁磁圆板磁弹性耦合横向振动微分方程.常磁场中铁磁圆板受到的磁体力为静载荷,根据伽辽金法得到周边夹支边界条件下铁磁圆板在静载荷作用下的初挠度,进一步应用多尺度法对周期载荷作用下的非线性...     

Deformation and tearing of circular plates with varying support conditions under uniform impulsive loads

Transient dynamic finite element analysis of circular plates with varying support configurations under uniform single square wave form impulsive load has been carried out in FEA package ANSYS. Experimental results of Teeling-Smith and Nurick [The deformation and tearing of thin circular plates subjected to impulsive loads. Int J Impact Eng 1991;11(1):77–91] and Nurick et al. [Tearing of blast loaded plates with clamped boundary conditions. Int J Impact Eng 1996;18(7–8):803–27] for the onset of thinning and tearing at the boundary of clamped circular plates subjected to uniformly loaded air blasts have been used to compare and validate the numerical simulation and procedure. The Mode II failure with respect to clamped circular plates has been simulated using a rupture strain criteria. Mode III failure or plastic shear sliding, has been considered using a shear strain failure criteria as proposed by Wen and Jones for plates. A stiffness reduction scheme has been proposed to decide on the initiation and progression of tearing in conjunction with suitable failure model under Modes II and III. The evolution of deflections, plastic zones, rupture zones and failure modes under the blast loading conditions are found to match well with the experimental results. The validated numerical model has further been used to study the effect of plate thickness on the deformation and tearing response of the circular plates subjected to impulsive loads. The deformation, tearing and shock absorption response of clamped circular plates under uniform impulsive loads with ring support of varying edge configurations at the boundary have also been numerically studied. Further, the response of circular plate–tube combination with varying boundary support configurations has been studied. The plate has been considered at the mid-span of the tube of length equal to the plate diameter with the ends of the tube modelled as clamped. The numerical model has been used to study the effect of tube thickness variations on the deformation and tearing response of the circular plate under shock loads. The response of tube–plate combinations under uniform impulsive loads with ring support at the plate–tube junction have also been numerically studied.     

圆弧拱平面外弹性弯扭屈曲临界荷载分析

该文从采用经典平衡理论推导了双轴对称纯压、纯弯圆弧拱的平面外弯扭屈曲方程,给出了两铰圆弧拱的平面外屈曲荷载解析解,其中考虑了截面翘曲刚度、荷载作用位置等参数的影响。推导中进行适当的近似,使过程更加简化和直观。对3 种不同形式均布径向荷载的情况进行了讨论,并与有限元结果进行了对比。研究表明,3 种均布径向荷载中以静水压力作用下屈曲荷载最高,该文提出的双轴对称截面纯压、纯弯两铰圆弧拱的平面外屈曲荷载解析解与有限元数值解吻合良好。     

环形均布荷载作用下简支圆板的塑性极限分析

本文采用双剪统一屈服准则首次对受环形均布荷载作用下的简支圆板进行了塑性极限分析,得出了相应的统一解形式。已有的Tresca准则、Mises准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或逼近,它可以适用于不同性状的拉压同性材料。用本文的解还可以推出多种荷载作用下简支圆板的塑性极限荷载。     

板柱结构矩形弹性板弯曲精确解法

板柱结构是工程中经常采用的受力体系,但至今尚无一种精确解法分析板中内力分布。将板柱结构矩形板的弯曲划分为广义静定和广义超静定二类。对于前者利用静力平衡条件确定柱支反力后撤去柱支座,柱支条件下板的弯曲即转换为四边自由矩形板在原荷载和柱支反力共同作用下的弯曲。挠度表达式采用了新的通解形式,其变形曲线符合四边自由边界所限定的变形特征,并采用组合特解,即特解同时满足平衡微分方程,自由边界上剪力分布条件及自由角点上作用力条件,从而可以利用四边边界条件和柱支座处的位移条件直接求解。对于广义超静定弯曲需要利用叠加法求解。这种解法可以分析板柱结构在任意柱支条件下和任意荷载作用下板的弯曲。通过逆向分析验证法真实地说明了本解法具有很高的计算精度。     

Thermo-Electro-Mechanical Buckling of Shear Deformable Hybrid Circular Functionally Graded Material Plates

Buckling analysis of perfect circular functionally graded plates with surface-bounded piezoelectric layers based on the first-order shear deformation theory is presented in this article. The material properties of the functionally graded (FG) layer are assumed to vary continuously through the plate thickness by distribution of power law of the volume fraction of the constituents. The plate is assumed to be under constant electrical field and two types of thermal loadings, namely, the uniform temperature rise and nonlinear temperature gradient through the thickness. Also, the stability of a plate under radial mechanical compressive force is examined. The equilibrium and stability equations are derived based on the first-order shear deformation plate theory using a variational approach. The boundary condition of the plate as an immovable type of the clamped edge is considered. Resulting equations are employed to obtain the closed-form solution for the critical buckling temperature for each loading case. The effects of electric field, piezo-to-host thickness ratio, and power law index of functionally graded plates subjected to thermo-mechanical-electrical loads are investigated. The results are compared with the classical plate theory and verified with the available data in the open literature.     

功能梯度扁球壳在热-机械荷载作用下的屈曲分析

基于经典壳理论,应用虚功原理和变分法推导了均匀变温场中的功能梯度圆底扁球壳在均布外侧压力作用下的位移型几何非线性控制方程。考虑固定夹紧边界条件,运用打靶法计算获得了球壳轴对称变形的数值结果。考察了材料体积分数指数、组分材料弹性模量和均匀变温场对壳体平衡路径,上、下临界荷载以及平衡构型的影响。数值结果表明,随材料体积分数指数的增加和组分材料弹性模量的减小,壳体上、下临界荷载均会显著减小。均匀升温,会使壳体上临界荷载显著增加,下临界荷载轻微减小。为方便工程设计人员进行几何、材料、荷载和变温参数的选取,给出了一个实用数表和一些实用的数值曲线。