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相似文献
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1.
多孔功能梯度材料(FGM)构件的特性与孔隙率和孔隙分布形式有密切关系。本文基于经典板理论,考虑不同孔隙分布形式时修正的混合率模型,研究Winkler弹性地基上四边受压多孔FGM矩形板的自由振动与临界屈曲载荷特性。首先利用Hamilton原理和物理中面的定义推导Winkler弹性地基上四边受压多孔FGM矩形板自由振动的控制微分方程并进行无量纲化,然后应用微分变换法(DTM)对无量纲控制微分方程和边界条件进行变换,得到计算无量纲固有频率和临界屈曲载荷的代数特征方程。将问题退化为孔隙率为零时的FGM矩形板并与已有文献进行对比以验证其有效性。最后计算并分析了梯度指数、孔隙率、地基刚度系数、长宽比、四边受压载荷及边界条件对多孔FGM矩形板无量纲固有频率的影响以及各参数对无量纲临界屈曲载荷的影响。  相似文献   

2.
基于物理中面的概念,根据最小势能原理推导了功能梯度材料FGM薄板屈曲的有限元控制方程,求得临界荷载的有限元解。利用FGM板的屈曲方程与参考均匀板的屈曲方程之间的相似性,建立了FGM板的临界荷载与参考均匀板的临界荷载之间的相似转换关系式,从而将FGM板临界荷载的计算转变为参考均匀板的临界荷载和材料不均匀系数的计算,极大地提高了计算效率,为FGM的推广起积极的推动作用。通过数值算例,将由有限元法和转换关系式得到的临界荷载进行了比较,并讨论了边界条件、荷载工况、材料组成和几何尺寸等对FGM板临界荷载的影响。  相似文献   

3.
基于物理中面和一阶剪切变形板理论,研究了不同边界条件下功能梯度材料(FGM)中厚板的自由振动问题.假设功能梯度板的材料性质沿厚度方向按幂函数规律连续变化.根据哈密顿原理建立了FGM板有限元形式的自由振动方程,利用MATLAB软件编写程序进行了计算.通过数值算例,讨论了不同边界条件下FGM中厚板的无量纲频率随材料梯度指数和厚宽比的变化情况,并与经典板理论下的频率进行了比较.  相似文献   

4.
压电板屈曲和后屈曲的有限元分析   总被引:9,自引:0,他引:9  
采用板的一附剪切理论,并考虑结构的几何非线性,基于Total Lagrange方法,建立了在弱非线性耦合假设下压电智能的有限元控制方法,分析了没边界条件下压电板的屈曲和后屈曲,计算结果表明,在单向压力作用下,材料的压电效应和外加电压对板的屈曲载荷及后屈曲影响很小;而电场对位移加载简支板的屈曲影响较显著。该文为压电材料的工程应用提供了理论指导,同时提供了一种有效的有限元分析方法。  相似文献   

5.
夏巍  冯浩成 《力学学报》2016,48(3):609-614
功能梯度材料的宏观物理性能随空间位置连续变化,能充分减少不同组份材料结合部位界面性能的不匹配因素.功能梯度壁板用作高速飞行器的热防护结构,能有效消除气动加热带来的壁板内部热应力集中.本文考虑热过屈曲变形引入的结构几何非线性,分析功能梯度壁板的气动弹性颤振边界.基于幂函数材料分布假设,采用混合定律计算功能梯度材料的等效力学性能.根据一阶剪切变形板理论、冯·卡门应变-位移关系和一阶活塞理论,基于虚功原理建立超声速气流中受热功能梯度壁板的非线性气动弹性有限元方程.采用牛顿-拉弗森迭代法数值求解壁板的热屈曲变形,分析超声速气流对热屈曲变形的影响机理.在壁板热过屈曲的静力平衡位置分析动态稳定性,确定了壁板的颤振边界.研究表明,当陶瓷-金属功能梯度壁板的组份材料沿厚度方向梯度分布时,会破坏结构的对称性导致壁板在面内热应力作用下发生指向金属侧的热屈曲变形.超声速气流中壁板热屈曲变形最大的位置随气流速压增大向下游推移,并伴随屈曲变形量的减小.热过屈曲壁板的几何非线性效应会提高壁板的颤振边界,这种影响在高温、低无量纲速压且壁板发生大挠度热屈曲变形时表现显著.较高无量纲气流速压下由于壁板的热屈曲变形被气动力限定在小挠度范围,几何非线性效应不明显.   相似文献   

6.
基于一阶非线性梁理论,利用物理中面概念导出了FGM梁的基本方程,分析了热载荷作用下简支FGM梁的弯曲行为.当坐标面置于功能梯度材料(FGM)梁的物理中面上时,其本构方程中,面内力与弯矩并不耦合,使得问题的控制方程以及边界条件得以简化.分析中假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向、并按成分含量的幂指数形式变化;利用打靶法数值地求解了所得方程.数值结果表明:热载荷作用下,夹紧FGM梁发生过屈曲变形,而简支梁则发生较为复杂的热弯曲变形;在同一热载荷作用下,简支FGM梁将会产生三种构形问题;剪切变形对夹紧FGM梁的热变形影响比简支梁更明显.  相似文献   

7.
本文研究了热环境中陶瓷-金属-陶瓷功能梯度圆板(S-FGM)的过屈曲和弯曲行为。圆板材料组分的体积分数符合Sigmoid定律,并承受沿圆板厚度方向变化的温度场作用。基于经典板理论,用能量法导出了对称S-FGM圆板静态问题的非线性平衡方程。用打靶法对所得方程进行了数值求解,并利用数值结果研究了不同边界条件、材料的组分、热载荷等因素对对称S-FGM圆板力学行为的影响。数值结果表明:对称S-FGM圆板相较于普通FGM圆板,其力学行为存在一些不同之处,且板的上下表面温升比对S型功能梯度圆板的力学行为有着显著的影响。  相似文献   

8.
李飞  聂国隽 《力学季刊》2019,40(2):265-273
连续丝束剪切(Continuous Tow Shearing, CTS)铺放技术是一种新的变角度层合板制作技术,这种新技术能显著减少丝束铺放过程中产生的丝束重叠和间隙等缺陷,然而,采用CTS技术铺设时,层合板的厚度将随着纤维角度的变化而变化.本文基于一阶剪切变形理论并应用Chebyshev-Ritz法对这种变厚度的变角度复合材料层合板的热屈曲问题进行了研究.假设纤维方向角沿板的长度方向按照线性变化,获得了均匀温度变化时变厚度层合板的临界热屈曲荷载.通过与现有文献的比较验证了本文方法的正确性,并进一步讨论了纤维铺设技术、纤维方向角的变化以及边界条件的不同对变角度复合材料层合板的临界屈曲温度的影响.研究结果表明,在体积相同的情况下,采用CTS铺设较传统的自动丝束铺放(AFP)可以进一步提升变角度层合板的临界屈曲温度.本文的研究结果可为变角度复合材料的设计提供一定的参考.  相似文献   

9.
研究了温度场中非保守功能梯度材料(FGM)圆板的非线性力学行为。基于经典板理论,推导了受非保守力作用的FGM圆板在温度场中的控制微分方程。采用打靶法分析了由陶瓷二氧化锆和金属钛合金两相材料组成的非保守FGM圆板在均匀和非均匀升温场中的非线性力学行为。给出了不同均匀升温和非均匀升温场下,FGM圆板在非保守载荷作用下的平衡路径和平衡构形。分析并讨论了均匀和非均匀升温、材料梯度指数对非保守圆板过屈曲和弯曲行为的影响。结果表明:温度场中,非保守FGM圆板发生弯曲而纯陶瓷圆板会发生过屈曲行为;当梯度指数p=2,非保守载荷q=52时,均匀升温场中非保守圆板的变形大于非均匀升温场中非保守圆板的变形。  相似文献   

10.
尚新春  程昌钧 《力学学报》1992,24(2):240-246
本文应用分支理论和打靶法研究了环形板屈曲与过屈曲的横向剪切效应  相似文献   

11.
基于一阶剪切变形板理论,推导了功能梯度材料圆形板在边界面内均布压力作用下的轴对称屈曲方程。在推导过程中,忽略了前屈曲耦合变形。利用一阶板理论与经典板理论屈曲方程之间在数学形式上的相似性,得到了一阶板理论下功能梯度材料圆板与经典板理论下均匀圆板临界屈曲载荷之间的解析关系。利用这个解析关系,可以直接从已有的较为简单的经典理论的结果,获得一阶板理论下功能梯度材料板的临界屈曲载荷。  相似文献   

12.
In this research, thermal buckling of circular plates compose of functionally graded material (FGM) is considered. Equilibrium and stability equations of a FGM circular plate under thermal loads are derived, based on the higher order shear deformation plate theory (3rd order plate theory). Assuming that the material properties vary as a power form of the thickness coordinate variable z and using the variational method, the system of fundamental partial differential equations is established. A buckling analysis of a functionally graded circular plate (FGCP) under various types of thermal loads is carried out and the result are given in closed-form solutions. The results are compared with the critical buckling temperature obtained for FGCP based on first order (1st order plate theory) and classical plate theory (0 order plate theory) given in the literature. The study concludes that higher order shear deformation theory accurately predicts the behavior of FGCP, whereas the first order and classical plate theory overestimates buckling temperature.  相似文献   

13.
The creep buckling and post-buckling of the laminated piezoelectric viscoelastic functionally graded material (FGM) plates are studied in this research. Considering the transverse shear deformation and geometric nonlinearity, the Von Karman geometric relation of the laminated piezoelectric viscoelastic FGM plates with initial deflection is established. And then nonlinear creep governing equations of the laminated piezoelectric viscoelastic FGM plates subjected to an in-plane compressive load are derived on the basis of the elastic piezoelectric theory and Boltzmann superposition principle. Applying the finite difference method and the Newmark scheme, the whole problem is solved by the iterative method. In numerical examples, the effects of geometric nonlinearity, transverse shear deformation, the applied electric load, the volume fraction and the geometric parameters on the creep buckling and post-buckling of laminated piezoelectric viscoelastic FGM plates with initial deflection are investigated.  相似文献   

14.
正交铺设层合板的蠕变屈曲分析   总被引:9,自引:1,他引:9  
研究了正交铺设层合板的蠕变失稳问题。为了更好地模拟实际情况,在单层板的本构关系中,材料各主方向模量的松也时间均取不同值,并在建立控制方程时考虑了横向剪切变形的影响,通过理论分析,得到了粘弹性层合板的瞬时弹性临界载荷和持久临界载荷,并在算例中首次利用时间增量方法得到了有初始度层合板在长期受地的蠕变变表,计算结果表明了持久临界载荷对于粘弹性层合板的具体含义,从而使粘弹性层合板的为屈曲问题有了较为完整的  相似文献   

15.
脱层梁屈曲的高阶剪切理论   总被引:5,自引:0,他引:5  
脱层的存在将会大大降低层合结构的屈曲载荷。该文将含任意位置脱层的两端固支梁分成多段子层,用厚度的三次多项式模拟脱层梁屈曲时子层的轴向位移,利用变分原理和欧拉方程导出了脱层梁的屈曲方程和定解条件,并用状态空间方法进行求解。通过与一阶剪切理论和经典理论的比较,指出了它们各自的适用范围;考虑了脱层梁三种不同的屈曲模态。分析了脱层长度、深度、位置和材料的铺层方向对脱层梁屈曲载荷的影响;最后给出了多处简单脱层的屈曲分析。  相似文献   

16.
关于结构限制失稳的研究进展   总被引:13,自引:0,他引:13  
限制失稳是指构件失稳时其屈曲变形不能自由发展而受到某种限制性约束的失稳,有时又称单向失稳、接触失稳、约束失稳.这类问题在工业中有大量应用,也是固体力学中的一个经典问题.最常见的实例如应用于地下管道、隧道、压力容器、核反应堆安全壳中的薄衬壳,当薄衬壳发生屈曲时,由于受到外壁的约束,其屈曲行为和一般的壳体屈曲行为不同,这就需要我们发展新的研究方法.另外如受钻井套管横向约束的钻柱的屈曲,复合材料的分层屈曲,电子元器件中的镀层屈曲等也属于限制失稳的范畴.限制失稳问题因其涉及接触问题、单向屈曲、非保守问题等而显得十分复杂,一直没有得到很好的解决.从近年来文献看,限制失稳的研究多集中在压杆、圆环的研究,板、壳的研究相对较少.本文首先简单介绍了限制失稳的一般概念,指出存在的限制约束对结构屈曲特性的影响.然后分别介绍了对于杆、环、板、壳的受限制失稳的研究进展.最后提出了需要进一步深入研究的问题.图11参75   相似文献   

17.
In this study, the mechanical buckling and free vibration of thick rectangular plates made of functionally graded materials (FGMs) resting on elastic foundation subjected to in-plane loading is considered. The third order shear deformation theory (TSDT) is employed to derive the governing equations. It is assumed that the material properties of FGM plates vary smoothly by distribution of power law across the plate thickness. The elastic foundation is modeled by the Winkler and two-parameter Pasternak type of elastic foundation. Based on the spline finite strip method, the fundamental equations for functionally graded plates are obtained by discretizing the plate into some finite strips. The results are achieved by the minimization of the total potential energy and solving the corresponding eigenvalue problem. The governing equations are solved for FGM plates buckling analysis and free vibration, separately. In addition, numerical results for FGM plates with different boundary conditions have been verified by comparing to the analytical solutions in the literature. Furthermore, the effects of different values of the foundation stiffness parameters on the response of the FGM plates are determined and discussed.  相似文献   

18.
An analysis of buckling/snapping and bending behaviors of magneto-elastic-plastic interaction and coupling for cantilever rectangular soft ferromagnetic plates is presented.Based on the expression of magnetic force from the variational principle of ferromagnetic plates,the buckling and bending theory of thin plates,the Mises yield criterion and the increment theory for plastic deformation,we establish a numerical code to quantitatively simulate the behaviors of the nonlinearly multi-fields coupling problems by the finite element method.Along with the phenom- ena of buckling/snapping and bending,or the characteristic curve of deflection versus magnitude of applied magnetic fields being numerically displayed,the critical loads of buckling/snapping, and the influences of plastic deformation and the width of plate on these critical loads,the plastic regions expanding with the magnitude of applied magnetic field,as well as the evolvement of deflection configuration of the plate are numerically obtained in a case study.  相似文献   

19.
The size effects on the shear buckling behaviors of skew nanoplates made of functionally graded materials (FGMs) are presented. The material properties are supposed to be changed uniformly from the ceramic phase to the metal one along the plate thickness. To estimate the associated effective material properties, various homogenization schemes including the Reuss model, the Voigt model, the Mori-Tanaka model, and the Hashin-Shtrikman bound model are used. The nonlocal elasticity theory together with the oblique coordinate system is applied to the higher-order shear deformation plate theory to develop a size-dependent plate model for the shear buckling analysis of FGM skew nanoplates. The Ritz method using Gram-Schmidt shape functions is used to solve the size-dependent problem. It is found that the significance of the nonlocality in the reduction of the shear buckling load of an FGM skew nanoplate increases for a higher value of the material property gradient index. Also, by increasing the skew angle, the critical shear buckling load of an FGM skew nanoplate enhances. This pattern becomes a bit less significant for a higher value of the material property gradient index. Furthermore, among various homogenization models, the Voigt and Reuss models in order estimate the overestimated and underestimated shear buckling loads, and the difference between them reduces by increasing the aspect ratio of the skew nanoplate.  相似文献   

20.
黏弹性结构蠕变屈曲特性的分析   总被引:6,自引:3,他引:6  
彭凡  傅衣铭 《力学学报》2003,35(3):353-356
分析了线黏弹性正交铺设层合板的蠕变失稳问题,由相空间的特征方程解出临界载荷,经Laplace数值反演得到屈曲载荷与时间的关系;然后,通过建立扰动模型和分析变形的有界与无界增长,讨论了黏弹性结构延迟失稳的特性,解释了临界载荷与失稳时间的具体含义.  相似文献   

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