含椭圆形分层层板的状态分解-片条合成能量解法

根据叠加原理将含有椭圆形非穿透分层的层板在横向载荷作用下的受力状态进行分解,从而将分层问题归结为在分层表面上的附加剪切载荷作用下层板附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个仅包含分层区的力学模型。进而在层板分层区中切取平行于坐标平面的切片,将切片视为含分层的层合梁,其位移模态以相应层合梁的附加位移模态来表示。这样,可构造层板分层区内满足位移边界条件的位移场。最后,应用最小势能原理确定位移幅值的闭合解。计算结果表明,挠度幅值远远大于中面位移幅值,且与由双三角级数能量解法所得挠度幅值吻合很好。      

含非对称矩形分层的复合材料层合板状态分解-片条合成能量解法

根据叠加原理将横向载荷作用下的含有非对称矩形内部分层的层板进行状态分解,从而将分层问题归结为分层表面上的附加剪切载荷作用下层板附加位移与附加应力的分析,并据此建立一个仅包含分层区的简单的力学模型。进而在分层区中切取平行于边界的无限小的切片,将切片视为含分层的层合梁,其位移模态以相应的层合梁的附加位移模态表示。在此基础上构造层板分层区内满足位移边界条件的位移模态,最后用最小势能原理确定位移幅值的闭合解并且分析了分层区的应力场和能量释放率。      

含矩形内部分层的复合材料圆柱壳块 三维问题的片条合成能量解法

根据叠加原理将含有矩形分层的复合材料圆柱壳块在横向载荷作用下的受力状态进行分解,将分层问题归结为在分层表面受附加剪切载荷作用时附加状态的分析,并据此建立了一个仅包含分层区的力学模型。通过切取纵横切片,利用含分层层合直梁与曲梁的附加位移,构造分层区附加位移模态。最后,应用最小势能原理确定位移幅值的闭合解。     

复合材料层合梁非对称分层问题的解析解法

根据叠加原理将含有非对称分层的复合材料层合梁在横向载荷作用下的受力状态分解为对称和反对称情况,再将反对称受力状态分解为无分层梁受反对称横向载荷状态与含分层梁在分层表面承受附加剪切载荷状态。将分层问题归结为在附加载荷状态中,层合梁附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个简单的力学模型。最后,根据工程梁理论得到了由分层引起的附加位移与应力的解析解答,利用能量释放率方法确定了应力强度因子,计算分析了分层区长度与层板厚度对附加位移的影响。      

含内部分层复合材料层板三维问题的三角级数能量解法

本文根据叠加原理分解含内部分层复合材料层板的受力状态，使分层问题归结为分层表面受附加剪切载荷作用时附加状态的分析，然后根据边界条件，利用三角级数构造位移模态，进而由势能原理确定位移解答，并做收敛性验证。计算表明，结果收敛，挠度收敛尤为迅速。     

含内部分层复合材料层板三维问题的三角级数能量解法

本文根据叠加原理分解含内部分层复合材料层板的受力状态, 使分层问题归结为分层表面受附加剪切载荷作用时附加状态的分析, 然后根据边界条件, 利用三角级数构造位移模态, 进而由势能原理确定位移解答, 并做收敛性验证。计算表明, 结果收敛, 挠度收敛尤为迅速。      

复合材料层合曲梁分层问题的解析解法

根据叠加原理将含有分层的复合材料层合曲梁在横向载荷作用下的受力状态分解为在面受力状态与出面受力状态,再将出面受力状态分解为无分层曲梁受横向载荷状态与含分层曲梁承受附加剪切载荷状态。将分层问题归结为在附加剪切载荷状态中,层合梁附加位移与附加应力的分析,并据此建立了一个简单的力学模型。最后得到了由分层引起的附加位移与应力的解析解答,并用能量释放率方法确定了应力强度因子。     

复合材料层合板三维分层问题的断裂力学分析

对复合材料层板中椭圆分层的断裂力学问题进行了研究。根据层板平面剪切型分层和反平面剪切型分层尖端附近位移场、应力场与应力强度因子的关系,利用法向切片法,得到椭圆分层前缘应力强度因子与能量释放率的关系。结合由附加位移所确定的总位能,确定了能量释放率和应力强度因子沿分层前缘分布的表达形式。数值计算给出了二者随分层区形状、载荷以及各层厚度比等参数变化的分布情况。     

折线型截面复合材料层合梁弯曲性能预测与分析

基于各向异性复合材料层合板弹性理论,研究空间折线型复合材料层合梁弯曲性能计算方法。首先推导了考虑铺层设计的翼缘板和腹板在局部坐标系下的刚度矩阵和本构关系,然后通过平行移轴原理建立折线型复合材料层合梁的整体抗弯刚度理论计算公式,在此基础上求出结构在竖向荷载作用下的挠度值。有限元与理论值对比表明本文的理论计算公式有较好的精度。此外,还分析了翼缘与腹板水平夹角及纤维纵横向铺层比对层合梁挠度的影响。结果表明:结构的挠度随夹角的增大而减小,且夹角越大理论值与有限元值越接近,而纤维纵横向铺层比的变化对结构挠度影响几乎可以忽略。该弯曲预测方法可用于计算Z型、槽型、工字型等空间折线型截面复合材料层合梁刚度和位移。     

复合材料层合梁接触问题的线性化与能量解法

本文将非线性的接触问题线性化,即假设已知带可调参数的接触区载荷分布模态以及接触区宽度,再反求圆柱压头的半径。首先根据叠加原理将受力状态分解成对称和反对称状态,然后用正交完备的三角级数和勒让德级数构造这两种受力状态的位移场,并应用最小势能原理确定位移场中的待定系数,从而确定层合梁的位移场和应力场。载荷分布模态中的可调参数可根据接触区表面的位移协调条件确定,从而求得圆柱压头的半径。最后,由于在给定接触区的条件下压头曲率与压头合力成正比,故可以得到压头曲率在不同的接触区下随载荷变化的直线族。根据这些直线族,可以由已知的压头曲率和外载荷确定接触区尺寸。计算结果显示,这种解法的收敛性非常好。根据物理方程与根据平衡方程得到的层合梁剪应力分布的一致性非常好。而且,在远离接触区处的应力分布同经典层合梁理论结果的一致性也非常好。      

基于反平面剪切模型的含分层双金属板片条合成能量解法及其与有限元解的比较

基于反平面剪切模型, 求解得到受出面载荷含分层双金属梁的位移解答, 利用片条合成能量解法构造含分层双金属板附加位移模态, 得到闭合解。利用有限元软件ANSYS建立含对称、非对称矩形分层双金属板有限元模型, 采用接触元模拟非对称分层区, 得到有限元解。结果表明, 与弯曲型闭合解相比, 反平面剪切型闭合解与有限元解更接近。      

基于弯曲刚度最大分层临界载荷的层压板局部屈曲预测

提出了一种预测含特定分层损伤层压板发生局部屈曲时整体应变的方法。认为含分层子板的局部屈曲载荷由其弯曲刚度最大的分层决定, 因而含有相同最大弯曲刚度分层的不同子板具有相同的屈曲载荷。在已知弯曲刚度最大分层的屈曲载荷的情况下, 根据层压板的轴向刚度公式, 计算出发生局部屈曲时弯曲刚度最大的分层与完好的基板分别承受的载荷, 即得到总载荷, 进而得到层压板的整体应变。用ABAQUS有限元分析软件建立含分层损伤的层压板模型, 使用准静态加载进行了多种分层深度和分层位置下的局部屈曲仿真, 所得局部屈曲载荷符合上述推论。用所提方法预测发生局部屈曲时的整体应变, 结果与有限元结果吻合较好, 此方法可用于建立分层参数识别的参照样本库。     

Interaction of lamb modes with delaminations in plates coated by highly absorbing materials

A theoretical study of Lamb mode propagation through an absorptive bilayer consisting of a steel plate coated by highly absorptive rubber with a finite delamination dividing these layers is presented. Essentially, in such a bilayer structure, steel-like A0 and S0 modes still propagate, although with moderate absorption. Two different types of delaminations are taken into consideration: slip delaminations in which noncontact boundary conditions are assumed only for shear displacement and stress, and stress-free delaminations in which noncontact boundary conditions are assumed for all mechanical displacements and stresses. The calculations, which are based on a modal decomposition method, show that delaminations in absorptive bilayers result in a considerable change of the normal displacement amplitude at the bilayer surfaces inside the delamination region, and for an incident mode steel-like A0 mode, also in the transmission region. Stress-free and slip delaminations can be distinguished exploiting their different effect on the steel-like A0 and S0 incident modes.