分析蜂窝夹芯板脱胶问题的片条合成-能量法

本文提出了分析蜂窝夹芯板脱胶问题的片条合成－能量法。在文献[2]建立的分析模型的基础上，根据分析蜂窝夹芯梁脱胶问题得到的位移模态，用片条合成的方法构造蜂窝夹芯脱胶板的位移模态，然后用最小势能原理进行求解，得到了位移幅值，应力分布和幅值。通过算例对本文方法的适用性和有效性进行了讨论，分析表明本文的结果与文献[2]中双三角级数解法所得的结果吻合的很好。而利用片条合成－能量法，可以得到蜂窝夹芯板脱胶问题的闭合形式解答，便于工程应用。     

考虑切向摩擦力时弹性地基梁的振动

假定切向摩擦力与梁底面的纵向位移成正比,通过引入广义剪力,得到了梁的位移型平衡方程。将位移及荷载展开为带附加项的Fourier级数,利用平衡方程和边界条件研究了弹性地基梁的自由振动和简谐振动。通过算例结果分析表明:纵向摩擦力对梁的固有频率、位移和内力均有影响。梁的最大挠度、转角、弯矩及剪力随着地基纵向反力系数的增大而减小;梁的固有频率、轴向位移和轴力则随着地基纵向反力系数的增大而增大;同时轴力引起的轴向位移和转角引起的梁底面纵向位移具有同一数量级。     

非线性弹性大变形材料梁的抗爆特性

从理论上探讨了非线性弹性大变形材料应用于抗爆结构的可行性,为此,基于等效结构体系的分析原理,将两端固定铰支梁的横向和纵向位移表示为三角级数形式,应用第二类Lagrange方程建立了非线性大变形材料梁的非线性分析方法,并且用ABAQUS有限元软件中的超弹性材料模型验证了所提出的方法的有效性。对典型的爆炸荷载作用下非线性弹性大变形材料梁的抗爆特性进行了分析,讨论了动力放大系数和材料性质及动荷载之间的关系。结果表明:与线弹性小变形材料相比,非线性弹性大变形材料具有优良的抗爆特性,结构的抗爆能力随结构变形的增大而显著提高。     

机械荷载与热荷载共同作用下变厚度梁的热弹性力学解

本文研究了两端简支变厚度梁受机械荷载与热荷载共同作用下的热弹性力学解.温度场用调和级数展开,通过求解热传导方程可首先确定温度沿梁厚度方向的非线性分布情况.从二维热弹性力学理论的基本方程出发,导出满足控制微分方程和两端简支边界条件的位移函数的一般解,对上下表面的边界方程作傅立叶正弦级数展开确定待定系数,数值结果与商业有限元软件ANSYS进行了比较,显示出很高的精度.本文方法可直接应用于对应力和位移分析要求较高的工程问题,如航空航天和微型机械的设计.     

考虑横向剪切变形矩形底中厚扁壳的屈曲研究

基于考虑横向剪切变形直角坐标下矩形中厚扁壳的几何方程、本构关系、平衡方程,建立了关于三个中面位移和两个中面转角为独立变量的矩形中厚扁壳小挠度屈曲的基本微分方程。该方程可退化为矩形中厚板屈曲的基本微分方程,从而说明本文推导过程的正确性及一般性。文中矩形中厚扁壳小挠度屈曲的基本微分方程是一组耦合的变系数二阶偏微分方程,对常曲率扁壳使用双重三角级数并将其作为广义坐标对该方程组进行解耦,进一步建立中厚扁壳小挠度屈曲的特征方程,并得到了简支矩形中厚壳屈曲的临界荷载表达式,最后获得了其屈曲的临界荷载曲线及其相应的临界荷载值。该临界荷载曲线及其相应的临界荷载值可以退化为矩形中厚板的临界荷载曲线及临界荷载值。结果表明：本文提出的算法求解过程简便,矩形中厚扁壳临界荷载收敛较快。     

横观各向同性弹性半空间地基上正交异性矩形中厚板弯曲解析解

对横观各向同性体通解进行双重傅里叶变换,获得了直角坐标系下横观各向同性弹性半空间地基受任意竖向荷载作用下的位移积分变换解;在此基础上建立了板与地基的变形协调方程,并与三个广义位移变量描述的弹性地基上四边自由正交各向异性矩形中厚板的弯曲控制方程相结合,用三角级数法,得出横观各向同性弹性半空间地基上四边自由正交异性矩形中厚板受任意竖向荷载作用的弯曲解析解。相关算例分析表明,本文方法是有效的。     

梁在相互正交荷载作用下的最大弯矩

<正> 简支梁在位于铅直平面内的均布荷载和位于水平面内的集中荷载共同作用下,如何确定梁的最大合弯矩位置及最大合弯矩的数值,材料力学教材中没有介绍.本文研究了这一问题.指出最大合弯矩位置由集中荷载作用下梁弯矩图的斜率 K 来确定.当集中荷载     

环形板与扇形板弯曲问题的级数解

由板的基本方程,将位移和荷载沿环向展开为傅里叶级数,可得用傅里叶级数及多项式表示的环形板和直边简支的扇形板的级数解.还用富里叶级数处理沿径向分段连续荷载的问题.     

直接基于单元平衡的变截面梁反应分析方法

固定形状的单元位移插值函数不能合理地近似变截面梁内部的位移变化,从而影响了传统梁单元用于计算变截面梁的精度.采用直接基于单元平衡的思想给出了计算变截面梁反应的有限元方法,解决了单元位移插值函数局限性所带来的问题.导出了变截面梁单元的单元刚度矩阵、单元等效节点荷载和单元一致质量矩阵.在此基础上,利用编制的程序进行了算例验证与分析.算例验证了本文理论的正确性,表明本文方法具有很高的计算精度.     

受分布载荷复合材料层合梁应力分析的一般理论

为了克服层合梁经典理论的缺点，提高层间应力的计算精度，提出了受分布载荷层合梁应力分析的一般理论。首先根据叠加原理将原始受力状态分解成对称与反对称受力状态。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中每一铺层与层间胶层的位移场，并应用广义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。同时，单层梁与单层梁之间的胶层被视为各向同性材料并且与其它材料层具有相似的力学特性，即具有有限厚度、有限弹性常数。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横向剪应力和正应力分布非常一致。     

线载荷作用下圆柱壳环向弯曲变形的研究

通过引入单三角级数形式的位移函数, 求解了法向任意分布载荷作用下对 边简支时圆柱壳的环向弯曲问题, 把线载荷近似为微元矩形区的分布载荷, 推导出了线 载荷作用下圆柱壳的环向弯曲变形计算式, 并给出了线载荷为均布和线性变化时的具体解. 计算表明, 该种边界约束条件下圆柱壳的环向弯曲变形位移分布场的理论计算结果与有限元 分析结果基本吻合.     

ANALYSIS OF SYMMETRIC LAMINATED RECTANGULAR PLATES IN PLANE STRESS

Symmetric laminated plates used usually are anisotropic plates. Based on the fundamental equation for anisotropic rectangular plates in plane stress problem, a general analytical solution is established accurately by method of stress function. Therefore the general formula of stress and displacement in plane is given. The integral constants in general formula can be determined by boundary conditions. This general solution is composed of solutions made by trigonometric function and hyperbolic function, which can satisfy the problem of arbitrary boundary conditions along four edges, and the algebraic polynomial solutions which can satisfy the problem of boundary conditions at four corners. Consequently this general solution can be used to solve the plane stress problem with arbitrary boundary conditions. For example, a symmetric laminated square plate acted with uniform normal load, tangential load and nonuniform normal load on four edges is calculated and analyzed.     

梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲分析

基于双参数弹性基础模型,研究了梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲问题. 首先,基于能量法与变分原理,给出了梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲控制方程,并得到了梯度弹性基础刚度系数K₁ 与K₂的计算式;进而,通过将位移函数采用三角函数展开的方法,给出了单向压缩载荷作用下、四边简支正交异性弹性基础板屈曲载荷的计算式;在算例中,通过将该文的解退化到单纯的正交异性板,并与经典弹性解比较,证明了理论的正确性;最后,求解了弹性模量在厚度方向上呈幂律分布的梯度基础上的薄板屈曲问题,分析了基础上下表层材料弹性模量比与体积分数指数对屈曲载荷的影响.     

销钉耳片连接件接触应力分析的能量解法

针对光滑无间隙的钉孔接触情况,根据圣维南原理,以耳片孔为中心取出一圆形区域,采用叠加原理将受力状态分解为对称和反对称状态,利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.假设接触表面的载荷分布模态,由最小势能原理确定位移函数中的待定系数,得到耳片孔边的位移场和应力场.本文计算结果与有限元数值解比较显示:两...     

基于数值模拟的混凝土系列有效断裂判据

基于ANSYS平台,对某系列混凝土断裂破坏试验的加载过程进行有限元数值模拟,获得了荷载-加力 点位移曲线.利用获得的曲线,在线性渐进叠加假定的基础上,确定了试件在失稳断裂时的临界有效裂缝长度.将模拟峰值荷载和临界有效裂缝长度代入由LEFM推导出的公式计算了考虑断裂过程区影响的有效断裂韧度.最后,通过对系列试验有效断裂韧...     

剪切和扭转工况下微纳米薄壁蜂窝的等效剪切模量计算

分别针对剪切和扭转两种工况给出了微纳米薄壁蜂窝等效剪切模量的解析计算方法.该方法综合考虑了由面板对芯层的约束导致的高度效应和当蜂窝胞壁厚度进入微纳米量级时引起的尺度效应.首先对蜂窝各胞壁选取了可反映面板约束以及受力状态的三角级数位移场,然后在本构关系中引入修正偶应力理论以描述尺度效应,最后应用能量均匀化方法求得蜂窝的等效剪切模量.以典型六边形蜂窝为例,给出了完整的计算过程和结果.与文献中的等效剪切模量结果进行对比,讨论了不同工况下等效剪切模量随芯层高度和胞壁厚度的变化趋势,以及高度效应和尺度效应之间的相互影响.     

混凝土断裂过程及尺寸效应分析

为研究混凝土裂纹断裂过程和最大承载力计算方法,通过实验机对四种不同尺寸混凝土紧凑拉伸断裂试件进行了加载过程实验,并对其中一个试件进行应变片跟踪测试.由实验结果分析得到了一系列关系曲线,如试件的载荷-加载点位移关系曲线,断裂损伤区变形随载荷变化曲线;并且计算了不同尺寸断裂试件的应力强度因子.结合计算粘聚裂纹应力强度因子的公式与断裂准则,完成了对承载力理论值的计算,并将其与实验峰值平均值进行对比,其结果是两者相比误差较小,表明此种计算裂纹结构最大承载力方法是可行的.     

爆炸载荷特征参数对无限长圆柱壳弹性动态响应的影响

采用含有三角脉冲载荷和准静压载荷的爆炸载荷加载,利用单自由度模型对无限长圆柱壳体（即等效平面应变圆环）的弹性动态响应进行了力学分析,获得了径向位移响应解析解及准静压阶段弹性响应振幅的解析解。基于所得解析解,通过控制变量法分析了载荷压力及载荷分界点时刻（即三角脉冲载荷与准静压载荷作用的分界点时刻）对径向位移最大值、准静压阶段弹性响应振幅的影响规律,更加深入地研究了爆炸载荷对结构响应的影响。本文主要从准静压幅值与三角脉冲峰值的比值以及载荷分界点时刻两个主要特征参数入手,结合结构的呼吸振动频率来研究爆炸载荷对无限长圆柱壳弹性动态响应的影响。在研究中发现存在临界时刻:当载荷分界点时刻早于临界时刻时,径向位移最大值出现在准静压阶段;当载荷分界点时刻晚于临界时刻时,获得了便于直观判断径向位移达到最大值时所处载荷阶段的分区图。基于前述解析解的分析,还获得了不同影响因素导致的振幅变化的单调性分区图,便于判别载荷压力的变化所致的准静压阶段振幅的增减趋势。通过研究获得的爆炸压力载荷对结构响应的影响规律,可为爆炸容器设计以及结构防护基础研究提供参考。     

Solution of bending of cantilever rectangular plates under uniform surface-load by the method of two-direction trigonometric series

The bending of a cantilever rectangular plate is a very complicated problem in thetheory of plates.For a long time,there have been only approximate solutions for thisproblem by energy methods and numerical methods.since 1979,Prof.F.V.Chang of Tsing Hua University obtained,by the method ofsuperposition,a series of analytic solutions for cantilever rectangular plates under uniformload and concentrated load.In this paper,the two-direction trigonometric series is used to obtain the solution forthe bending of cantilever rectangular plates under uniform load.The obtained results arecompared with the results by the method of superposition.The comparison shows that theresults of these two methods are in good agreement,hence they are mutually confirmed to becorrect.     

Deformation of thin straight pipes under concentrated forces or prescribed edge displacements

The purpose of this paper is to present an efficient analytic method for obtaining the deformation of thin straight pipes, subjected to prescribed edge displacements or concentrated loads.The approach uses the mixed formulation where unknown functions are combined with trigonometric terms. A variational procedure is used to obtain the system of ordinary differential equations. For the applied load a Fourier approach is used to represent the load as an analytical function. For the prescribed displacement, three solutions for the ovalization are evaluated and a method based on energy contribution of each term is used to obtain their superposition.In contrast to finite element method the proposed method is efficient and can be applied to other boundary condition problems leading to continuous displacement and stress fields with a low number of unknowns. Comparisons with experimental and finite element procedures show good agreement that enhances the merits of the analytical solutions proposed.The value of this method is based on solving the differential equations rather than using commercial codes. So far, the solution of prescribed edge displacements has been limited to one term. This paper discusses how to add further terms using the mixed formulation, thus, presenting a novel procedure.