载流导线在磁场中混沌运动区域分析

在考虑电磁场对结构变形影响基础上,假设导线变形为小变形,采用弦的模型建立了载流导线在磁场中的周期激励作用下的横向振动控制方程.利用伽辽金原理及Melnikov方法推导出了载流导线发生混沌运动的临界条件,并讨论了导线张力、导线距离、电流等因素对载流导线混沌运动区域的影响.得到了如下的结论:载流导线的混沌运动区域随导线张力、导线距离的增大而变大;电流小于某一值时,载流导线混沌运动区域随电流增大而减小.     

圆柱壳在热载荷及微扰外压作用下的分岔

在考虑温度对圆柱壳材料性能影响的基础上,建立了圆柱壳在扰动外压作用下的几何非线性动力控制方程.并采用伽辽金原理及 Melnikov 法研究了圆柱壳在热载荷及微扰外压作用下的分岔,进一步讨论分析了温度、Batdorf 参数等因素对圆柱壳发生混沌运动区域的影响,得出了随温度、Batdorf 参数的增大,混沌运动区域将越来越大的结论.     

基于无网格法考虑热效应及剪切效应FGM梁的动力学建模与仿真

将无网格点插值法和无网格径向基点插值法用于温度场中旋转柔性功能梯度材料梁的动力学分析.在考虑剪切效应的基础上,在梁本构关系中计及热应变,采用4种离散方法描述梁的变形场,运用第二类Lagrange方程,推导出大范围运动功能梯度材料梁的一次近似刚柔耦合动力学方程,研究不同温度变化下梁的动力学响应.通过动力学仿真得出以下结论：温度场对沿横向对称分布的功能梯度材料梁的横向变形影响较小,对纵向变形的影响较大,且在计算温度荷载作用下的梁末端变形时不应忽略轴向变形影响.     

湿热环境下复合材料风力机叶片气弹稳定性

对湿热环境下复合材料风力机叶片气弹稳定性进行了分析.将细长叶片简化为Euler-Bernoulli型悬臂梁,基于复合材料梁理论,在本构方程中引入湿热效应,使用Hamilton原理,建立了湿热环境下复合材料叶片弯扭(挥舞-扭转)耦合动力学方程,进而得到叶片线性自由振动特征方程,使用假设模态法求解振动特性,讨论了截面扭角、湿热效应、铺层角等因素对叶片气弹稳定性的影响,得到如下结论:(1)扭转阻尼比非常小,易出现气弹不稳定,增加截面扭角可改善气弹稳定性;(2)当出现气弹不稳定时,温度的升高会加剧气弹不稳定;(3)湿度对气弹稳定性影响较小;(4)纤维铺层角对气弹性稳定性影响显著.     

功能梯度三相复合材料圆柱壳的非线性振动研究

论文研究了一种由环氧树脂、石墨烯纳米片、碳纤维制成的功能梯度三相复合材料圆柱壳的非线性振动响应.基于一阶剪切变形理论和von-Karman几何非线性关系,考虑到温湿效应、气动力和外激励的共同作用,利用Hamilton原理建立了两端固支圆柱壳的非线性偏微分运动方程.利用Galerkin法将非线性偏微分运动方程离散成一组相互耦合的二阶非线性常微分方程,利用伪弧长延拓法求解非线性常微分方程组,给出对应的幅频响应曲线.本论文中仅考虑湿度和外激励等参数的变化对新型三相复合材料圆柱壳结构非线性振动响应的影响,分析了湿度和外激励的变化对功能梯度三相复合材料圆柱壳共振响应的影响.     

冲击载荷作用下单层球面网壳结构的破坏和温度效应

基于材料的损伤和失效准则,考虑重物冲击和受火温度对钢材性能的影响,运用有限元软件Abaqus分析K8型单层球面网壳在不同温度范围受到冲击载荷时的失效模式.对693个网壳算例进行分析,根据网壳的竖向变形和塑性发展情况,总结K8型单层球面网壳在冲击载荷作用下的6种破坏类型和失效模式分布.研究结果表明:温度对网壳结构在冲击作用下的稳定性有较大影响;在冲击物质量和速度一定的前提下,当火灾温度达到某个限值时,网壳出现整体倒塌破坏;当火灾温度达到400℃时,结构的抗冲击能力明显降低;随着冲击物质量和速度的增加,网壳变形模式不再随着温度的升高发生明显变化,此时网壳失效类型以剪切破坏为主.     

大变形力敏传感元件温度响应试验研究

利用炭黑/硅橡胶导电复合材料制作了大变形力敏传感元件,对其温度荷载下的电阻响应进行了试验研究,并根据其导电机理对温敏特性进行了深入分析。试验发现制作的大变形力敏传感元件具有正温度系数特性,电阻随温度的升高而增大;温度稳定时,具有电阻弛豫现象。硅橡胶基体随温度变化体积发生变化是造成复合材料温度敏感性的主要原因;同时,温度变化也会影响电子跃迁能力,进而影响到复合材料温度响应。橡胶基体的粘弹性以及试样具有一定厚度的尺寸效应是导致其温度响应滞后性的主要原因。     

炭黑/硅橡胶导电复合材料力敏元件温度响应试验研究

利用炭黑/硅橡胶导电复合材料制作了大变形力敏传感元件,对其温度荷载下的电阻响应进行了试验研究,并根据其导电机理对温敏特性进行了深入分析.试验发现制作的大变形力敏传感元件具有正温度系数特性,电阻随温度的升高而增大;温度稳定时,具有电阻弛豫现象.硅橡胶基体随温度变化体积发生变化是造成复合材料温度敏感性的主要原因;同时,温度变化也会影响电子跃迁能力,进而影响到复合材料温度响应.橡胶基体的粘弹性以及试样具有一定厚度的尺寸效应是导致其温度响应滞后性的主要原因.     

随机激励作用下船舶横摇运动的奇异非混沌动力学

基于一类规则横浪作用下的单自由度船舶横摇运动模型,考虑恢复力矩和阻尼力矩的非线性因素,以一低干舷船模为例,利用龙格库塔法求解了横摇运动方程,通过时间庞加莱截面绘制了系统的分岔图;考虑其受随机风荷载扰动下不同周期吸引子演变成奇异非混沌吸引子的具体过程,发现周期激励系统在随机激励扰动下同样存在奇异非混沌吸引子,且当分岔参数离混沌区域越远,所需要随机激励的幅值越大才能诱发奇异非混沌吸引子.通过最大李雅普诺夫指数验证吸引子的非混沌性;采用奇异连续谱和分形图刻画吸引子的奇异性.     

复合材料整体成型过程分层缺陷动态扩展研究

分层是复合材料层合板最主要的缺陷/损伤形式,当前研究多集中于复合材料使用过程中的分层损伤,对制造过程中的分层缺陷研究较少.复合材料层合板的分层缺陷在整体成型过程中因不均匀温度场、非对称结构等原因易发生扩展,采用预埋隔离纸模拟分层缺陷,研究分层缺陷在整体成型过程中的扩展行为,对分层扩展的驱动力进行了计算分析,并通过分析热循环对T300/QY8911复合材料层合板界面性能的影响以及计算裂纹尖端能量释放率,从实验研究和有限元计算两方面证明了分层扩展是一个动态过程.研究结果表明,热残余应力是T300/QY8911复合材料层合板整体成型过程中发生分层缺陷扩展的主要驱动力;增加热循环次数和提高热循环温度会显著降低T300/QY8911复合材料层合板的层间剪切强度,当能量释放率降低到低于层间断裂韧性值时,分层动态扩展过程则停止.     

压电复合材料梁的全局分叉、混沌动力学分析

研究了简支压电复合材料层合梁在轴向、横向载荷共同作用下的非线性动力学、分叉和混沌动力学响应.基于yon Karman理论和Reddy高阶剪切变形理论,推导出了压电复合层合梁的动力学方程.利用Galerkin法离散偏微分方程,得到二个自由度非线性控制方程,并且利用多尺度法得到了平均方程.基于平均方程,研究了压电层合梁系统...     

Multi-pulse orbits dynamics of composite laminated piezoelectric rectangular plate

The multi-pulse orbits and chaotic dynamics of a simply supported laminated composite piezoelectric rectangular plate under combined parametric excitation and transverse excitation are studied in detail. It is assumed that different layers are perfectly bonded to each other with piezoelectric actuator patches embedded. The nonlinear equations of motion for the laminated composite piezoelectric rectangular plate are derived from von Karman-type equation and third-order shear deformation plate theory of Reddy...     

基于复合离散混沌动力系统的序列密码算法

利用复合离散混沌系统的特性,提出了两个基于复合离散混沌系统的序列密码算法.算法的加密和解密过程都是同一个复合离散混沌系统的迭代过程,取迭代的初始状态作为密钥,以明文序列作为复合系统的复合序列,它决定了迭代过程中迭代函数的选择(或明文与密钥),然后将迭代轨迹粗粒化后作为密文.由于迭代对初始条件的敏感性和迭代函数选择的随机性,密钥、明文与密文之间形成了复杂而敏感的非线性关系,而且密文和明文的相关度也很小,从而可以有效地防止密文对密钥和明文信息的泄露.复合离散混沌系统均匀的不变分布还使密文具有很好的随机特性.经分析表明,系统具有很高的安全性.     

Numerical Simulation of Adiabatic Shear-Band Formation in Composites

The process of plastic flow localization in a composite material consisting of welded steel and copper plates under shear strain is considered. The mathematical model of this physical process is formulated. A new numerical algorithm based on the Courant–Isaacson–Rees scheme is proposed. The algorithm is verified using three test problems. The algorithm efficiency and performance are proved by the test simulations. The proposed algorithm is used for numerical simulation of plastic strain localization on composite materials. The influence of boundary conditions, the initial plastic strain rate, and the width of the materials forming the composite bar on the localization process is studied. It is demonstrated that at the initial stage, the shear velocity for the material layers varies. Theoretical estimates of the oscillation frequency and period are proposed; the calculations using these estimates agree completely with the numerical experiments. It is established that the deformation is localized in the copper part of the composite. One or two localization regions situated at a typical distance from the boundaries are formed, depending on the width of the steel and copper parts, as well as the initial plastic strain rate and the chosen boundary conditions. The dependence of this distance on the initial plastic strain rate is demonstrated and corresponding estimates for boundary conditions of two types are obtained. It is established that in the case of two localization regions, the temperature and deformation in one of them increase much faster than in the other, while at the initial stage these quantities are nearly equal in both regions.     

Time-dependent creep and shrinkage analysis of composite beams curved in-plan

This paper develops a numerical formulation for the time-dependent creep and shrinkage analysis of steel–concrete composite beams that are curved in-plan under conditions of service load. The creep behaviour of the concrete is considered by using the viscoelastic Wiechert model, in which the aging effect of the concrete is taken into account. The curved composite beam model that is developed also accounts for the partial shear interaction at the deck-girder interface in the tangential (or longitudinal) direction, as well as in the radial (or horizontal) direction, due to the flexibility of the shear connectors. Models based on the developed formulation are validated by comparisons with sophisticated and computationally intensive ABAQUS shell element models, and with available results reported in the literature. The effects of initial curvature and partial interaction on the time-dependent behaviour of curved composite beams are also illustrated in the examples.     

含初应力复合材料柱壳结构的双稳态特性

为分析初应力对复合材料圆柱壳结构双稳态特性的影响,采用经典板壳理论建立复合材料圆柱壳力学模型,基于层合结构本构关系推导用双参数表达的系统应变能公式;根据最小势能原理得到双稳态产生的条件和稳态时的曲率表达式。利用Abaqus软件构建圆柱壳的有限元模型,通过附加边界弯矩对柱壳稳态跃迁过程进行模拟。理论计算结果与有限元结果的对比验证理论模型的正确性。分析结果表明：当初应力满足一定条件时,复合材料柱壳结构在其变形过程中有2个稳定平衡位置,并且在稳定平衡位置结构都不产生扭转变形;2个稳定平衡位置的曲率方向可以相同或相反,这与无初应力时反对称复合材料柱壳双稳态曲率方向只能相同的情况有区别。     

不同复合材料蒙皮机身段的适坠性研究

基于典型客机机身结构建立了三框两跨机身段有限元模型,模拟了金属蒙皮机身段和复合材料蒙皮机身段的坠撞过程,分析了机身结构变形、加速度响应、能量变化趋势和各结构吸能特征,研究了蒙皮对机身段适坠性的影响。结果表明,抗剪切能力较差的复合材料蒙皮会导致结构破坏不够充分引发较大的坠撞加速度进而对乘员安全造成威胁。复合材料蒙皮刚度较大会导致"三角区域"产生加速度过载。蒙皮作为飞机坠撞时的重要吸能结构之一,不仅会影响自身的吸能特性,还会显著影响各个结构的吸能特性和整个机身段的适坠性。     

Strength and deformation of arbitrary beam sections using adaptive FEM

Still today, structural design is often based on simplified hand-calculation formulas for special cases, which is tedious to apply and do not cover more general situations. To improve the situation, the paper presents a FE-program for analysis of strength and deformation of arbitrary beam cross sections of steel and concrete loaded by all six force and moment components. The program is based on (1) an enhanced beam theory with three-dimensional state of stress, (2) multi-surface elasto-plasticity for modeling of the materials and (3) efficient numerical algorithms (mesh adaptive FEM, arc-length method, etc.). The paper presents the theory behind the program and some initial numerical testing to show how the program works. The initial numerical testing on steel and reinforced concrete beam sections loaded in bending, shear and torsion show promising results.