含分层复合材料层合梁弯曲问题的一般解法

基于一阶剪切梁理论,考虑分层边缘区域的变形特点,提出了含穿透分层复合材料梁模型．与传统分层模型不同,该文将未分层部分看作上下子梁,放弃了传统模型中分层前缘横截面始终保持平面的假设．通过分层前缘的位移连续条件和内力连续条件,建立了粘合段和分层段的控制方程．并且,应用该模型对不同边界条件下含不同分层尺寸对称和非对称分层的复合材料层合梁弯曲问题进行了求解,结果与三维有限元计算的结果一致,从而证明了模型的有效性和适用性．     

准三维功能梯度微梁的尺度效应模型及微分求积有限元

基于修正的偶应力理论与四参数高阶剪切-法向伸缩变形理论,提出了一种具有尺度依赖性的准三维功能梯度微梁模型,并应用于小尺度功能梯度梁的静力弯曲和自由振动分析中.采用第二类Lagrange方程,推导了微梁的运动微分方程及边界条件.针对一般边值问题,构造了一种融合Gauss-Lobatto求积准则与微分求积准则的2节点16自由度微分求积有限元.通过对比性研究,验证了理论模型以及求解方法的有效性.最后,探究了梯度指数、内禀特征长度、几何参数及边界条件对微梁静态响应与振动特性的影响.结果表明,该文所发展的梁模型及微分求积有限元适用于研究各种长细比的功能梯度微梁的静/动力学问题,引入尺度效应会显著地改变微梁的力学特性.     

变截面二维功能梯度微梁的振动和屈曲特性北大核心CSCD

基于修正的偶应力理论和Timoshenko梁理论,应用变分原理建立了变截面二维功能梯度微梁的自由振动和屈曲力学模型.模型中包含金属组分和陶瓷组分的材料内禀特征尺度参数,可以预测微梁力学行为的尺度效应.采用Ritz法给出了任意边界条件下微梁振动频率和临界屈曲载荷的数值解.数值算例表明:微梁厚度减小时,无量纲一阶频率和无量纲临界屈曲载荷增大,尺度效应增强.锥度比对微梁一阶频率的影响与边界条件密切相关,同时,对应厚度和对应宽度锥度比的影响也有明显差异.变截面微尺度梁无量纲一阶频率随着陶瓷和金属的材料内禀特征尺度参数比的增加而增大,且不同边界条件时增大程度不同.厚度方向和轴向功能梯度指数对微梁的一阶频率和屈曲载荷也有显著的影响.     

微分求积法求解悬臂L梁固有振动特性研究北大核心CSCD

悬臂L梁结构由于具有柔性大、可设计性强、空间利用充分,振动过程中变形方式多样等独特优势而受到了广泛的关注与研究.该文提出了一种基于微分求积法求解末端附加质量块的矩形等截面均质悬臂细长L梁的各阶固有频率和模态的方法.在双坐标系下,基于Euler-Bernoulli梁理论建立了悬臂L梁的动力学方程,然后通过选取Chebyshev多项式的根作为节点坐标、选取Lagrange插值基函数、求解各阶权系数、处理边界条件等步骤,最终利用求解矩阵广义特征值问题的方法求得结构各阶固有频率及模态.在边界条件的处理上,直接将边界条件施加于边界点上,通过对比研究验证了该文固有频率理论解的正确性.最后分析了末端质量、内外梁的长度比、宽度、厚度对各阶固有振动特性的影响.该方法可以进一步应用推广到相关结构振动的研究中.     

指数型体积分数功能梯度材料的薄壁圆柱壳振动

研究了指数型体积分数对功能梯度薄圆柱壳振动频率的影响.壳体厚度方向上的材料特性呈指数律变化.由Love薄壳理论,得到应变-位移及曲率-位移关系表达式.利用Rayleigh-Ritz方法,导出壳体的固有频率方程.假定轴向形态关系是典型的梁函数.壳体的固有频率取决于组合材料的体积分数.所得结果与已有文献的结果进行对比分析,说明本方法是正确的.     

考虑纤维弯曲刚度的橡胶-帘线复合材料各向异性超弹性本构模型

针对纤维增强复合材料的有限变形,基于Spencer的连续介质力学不变量理论,提出了一种考虑纤维弯曲刚度的非线性超弹性本构模型.通过引入变形后纤维方向向量的梯度项,把单位体积的自由应变能分解为便于参数识别的体积变形、等容变形、各向异性变形和弯曲刚度4部分.理论和实验分析均表明传统的基于连续介质力学的纤维增强复合材料有限变形理论不适用于弯曲变形,必须考虑纤维弯曲刚度的影响.数值仿真结果也验证了在应变能函数中增加弯曲刚度项是必要的.     

基于剪切效应纤维梁单元的结构非线性有限元数值模拟

基于Euler-Bernoulli梁理论的经典纤维模型忽略了剪切变形给截面带来的影响,为了得到更加精确的梁单元模型,该文基于考虑剪切效应的纤维梁单元,根据Timoshenko梁理论,推导了该纤维梁单元的刚度矩阵,并结合弹塑性增量理论,同时考虑了几何非线性和材料非线性的双重影响,建立了压弯剪复杂应力状态下结构非线性有限元...     

一维六方准晶简支梁的自由振动

采用不同高阶剪切变形理论研究一维六方准晶梁的自由振动问题,应用哈密顿原理,推导了一维六方准晶梁的自由振动控制微分方程.采用Navier法获得了一维六方准晶简支梁自由振动的精确解,并将不考虑相位子场所求解结果与已有解进行比较,验证求解结果的有效性.最后研究材料尺度对一维六方准晶梁固有频率的影响.     

各向异性多层扁壳的大挠度方程

本文在文献[1]的基础上加以改进和推广,探讨各向异性多层扁壳在静载、动载和热载作用下的大挠度方程.考虑了最一般的弯曲拉伸间的耦合关系和沿厚度方向的剪切变形.给出了平衡方程、边界条件和初始条件.得到了以广义位移u₀,v₀,ф_x,ф_y和ω表示的微分方程组.由此可求解应力、变形、稳定和振动等问题.对于若干常见情况,给出了简化的方程和方法.     

基于重构边界光滑离散剪切间隙法的复合材料层合板自由振动分析

重构边界光滑离散剪切间隙（RES-DSG3）法,利用边界光滑技术将域积分转化为沿光滑域边界的边界积分,结合基于全局坐标系的非等参离散剪切间隙（DSG）法,避免了坐标映射和Jacobi矩阵的计算,同时克服了“剪切自锁”现象,提高了计算的精度。基于一阶剪切变形理论,采用该文给出的方法,从不同材料参数、边厚比、边界条件等几个方面对复合材料层合板自由振动固有频率进行了数值分析,通过典型算例的计算,验证了该方法的可行性和有效性。