单广义位移的深梁理论和中厚板理论

经典的梁板弯曲理论由于未考虑横向剪切变形的影响而只能适用于细长梁和薄板,传统的多广义位移的深梁理论和中厚板理论由于忽视了转角与挠度之间的内在关系而只能适用于短粗梁和中厚板。这两种理论存在着转角的独立性与不独立性之间的矛盾,因而不相兼容。鉴于此从基本假设出发,既考虑了横向剪切影响,又确定了转角与挠度的关系,导出了单广义位移的深梁理论和中厚板理论,给出了几种简单梁的解析解,并用数值算例验证了这一理论的适用性。     

应用4变量精确平板理论分析FG复合板的自由振动

应用4变量的精确平板理论,对矩形功能梯度材料(FGM)复合板进行自由振动分析.与其它的理论不同,该理论的未知函数数量只有4个,而别的剪变形理论的未知函数为5个.提出的4变量精确平板理论,协调条件有了改变,与经典的薄板理论相比,许多方面有着惊人的相似,无需引入剪切修正因数——当横向剪应力越过板厚后,为了满足剪应力自由表面条件,出现抛物线状的改变,导致横向剪应力的变化.考虑了两种常见类型的FGM复合板,即,FGM表面层和各向同性夹芯层的复合板,以及各向同性表面层和FGM夹芯层的复合板.通过Hamilton原理,得到了FGM复合板的运动方程.得到闭式的Navier解,然后求解特征值问题,得到自由振动的基本频率.将该理论得到的结果,与经典理论,一阶的及其它更高阶的理论所得到的结果进行比较,检验了该理论的有效性.研究发现,该理论在求解FGM复合板自由振动性能方面,既精确又简单.     

剪切变形对直线型正交异性层合圆板大幅度受迫振动的影响*

本文研究了计及横向剪切变形的直线型正交异性层合圆板在简谐载荷q₀cosωt作用下的非线性受迫振动问题.采用伽辽金方法得到强振频率与振幅关系的解析解.最后,分析了横向剪切对板振动的影响,并给出了板的非线性自由振动的非线性周期对线性周期的比值.     

周边面内压力作用下夹层圆板的非线性振动

基于von Krmn薄板理论,讨论了滑动固定基础上周边面内压力作用下夹层圆板的非线性振动问题,应用变分法导出了该问题的非线性特征方程和边界条件,给出了其精确静态解,并使用修正迭代法求解了该方程,导出了夹层圆板振幅和非线性振频的解析关系式．当周边面力使夹层圆板的最低固有频率为零时,就可获得临界载荷的值．     

横向剪切对双模量复合材料叠层矩形板非线性弯曲的影响

本文探讨了动力松弛(DR)法在双模量复合材料叠层矩形板非线性弯曲问题中的应用。在分析中分别采用叠层板大挠度经典理论和计及大转动(在Von Karman意义上)的复合材料叠层板剪切变形理论。我们发现,对于考虑横向剪切变形的非线性弯曲问题,如何计算虚拟密度以控制数值计算的稳定性,仍然需要进一步研究。本文提出了一种虚拟密度的计算方法,从而保证了本课题数值计算的稳定性。文中介绍了用DR法求解双模量复合材料叠层板非线性弯曲的主要步骤,给出了由轻度双模量材料(Born-Epxy(B-E))和高度双模量材料(Aramid-Rubber(A-R)和Polyester-Rubber(P-R))的两层正交叠层简支矩形板在正弦分布载荷及均布载荷作用下的非线性弯曲特性的数值结果。将所得结果和小挠度分析结果及普通复合材料的结果作了比较,并分析了横向剪切变形对无量纲中心挠度的影响。     

复合载荷作用下夹层圆板的非线性振动和屈曲

基于von Karman薄板理论,建立了均布载荷和周边面内载荷联合作用下夹层圆板非线性振动问题的控制方程和滑动固定边界条件,给出了相应静力问题的精确解及其数值结果．基于时间模态假设和变分法,得到了空间模态的控制方程,并使用修正迭代法求解该方程,得到夹层圆板幅频-载荷特征关系．讨论了两种载荷对夹层圆板振动特性的影响规律．当周边面力使夹层圆板的最低固有频率为零时,就可获得临界载荷的值．     

Size-Dependent Effects of Micro-Nano Mindlin Plates Based on the Couple Stress Theory北大核心CSCD

基于偶应力理论,建立了适用于微纳米结构的Mindlin板理论。考虑横向剪切变形和材料的尺度效应并引入长度尺寸参数,推导了各向同性微纳米Mindlin板的本构方程。根据板的平衡条件,进一步推导出用位移函数和转角函数表示的板的屈曲和振动控制方程。通过对位移和转角变量进行空间和时间域上的分离,得出了四边简支（SSSS）和对边简支、对边固支（SCSC）两种边界情况下微纳米板的屈曲和振动问题的解析解。然后利用MATLAB软件进行算例分析,获得了不同尺寸参数、长宽比、厚长比等情况下板的临界屈曲荷载和固有频率。研究结果与已有文献中的结果以及ABAQUS有限元仿真解进行对比,结果表明,不同参数下的三种方法得到的结果均十分接近。算例分析发现,尺度效应对屈曲载荷和固有频率都有显著影响。     

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．     

关于圆簿板大挠度问题的正交条件解法

本文重新考察了钱伟长教授求解圆薄板大挠度问题的系统近似法,发现此法实质上可视为奇异摄动理论中的变形参数法.以无量纲中心挠度为小参数,将挠度、中面薄膜力和载荷参数作渐近展开,我们对所得的递推方程给出了正交条件(可解性条件),据此可确定圆薄板的刚度特性.本文指出,利用圆薄板小挠度解和正交条件,可以不经求解方程而导得载荷参数与中心挠度关系的三阶近似以及中心点、边缘处的薄膜力的首项近似.文中对若干特例(均布载荷、复合载荷、各种边界条件)进行了具体计算,所得的结果与钱伟长、叶开沅、黄黔等人在文[1～4]中给出的结果完全相符.     

中厚板的弹性屈曲和后屈曲

本文采用Reissner假定考虑横向剪切变形的影响,导出弹性矩形板大挠度方程.本文讨论考虑横向剪切变形的矩形板的弹性屈曲和后屈曲.采用文[8]提供的摄动方法,给出了完善和非完善中厚板的后屈曲平衡路径,并与经典薄板理论结果进行了比较.     

A new sinusoidal shear deformation theory for bending,buckling, and vibration of functionally graded plates

A new sinusoidal shear deformation theory is developed for bending, buckling, and vibration of functionally graded plates. The theory accounts for sinusoidal distribution of transverse shear stress, and satisfies the free transverse shear stress conditions on the top and bottom surfaces of the plate without using shear correction factor. Unlike the conventional sinusoidal shear deformation theory, the proposed sinusoidal shear deformation theory contains only four unknowns and has strong similarities with classical plate theory in many aspects such as equations of motion, boundary conditions, and stress resultant expressions. The material properties of plate are assumed to vary according to power law distribution of the volume fraction of the constituents. Equations of motion are derived from the Hamilton’s principle. The closed-form solutions of simply supported plates are obtained and the results are compared with those of first-order shear deformation theory and higher-order shear deformation theory. It can be concluded that the proposed theory is accurate and efficient in predicting the bending, buckling, and vibration responses of functionally graded plates.     

Analytical solutions of refined plate theory for bending,buckling and vibration analyses of thick plates

Analytical solutions for bending, buckling, and vibration analyses of thick rectangular plates with various boundary conditions are presented using two variable refined plate theory. The theory accounts for parabolic variation of transverse shear stress through the thickness of the plate without using shear correction factor. In addition, it contains only two unknowns and has strong similarities with the classical plate theory in many aspects such as equations of motion, boundary conditions, and stress resultant expressions. Equations of motion are derived from Hamilton’s principle. Closed-form solutions of deflection, buckling load, and natural frequency are obtained for rectangular plates with two opposite edges simply supported and the other two edges having arbitrary boundary conditions. Comparison studies are presented to verify the validity of present solutions. It is found that the deflection, stress, buckling load, and natural frequency obtained by the present theory match well with those obtained by the first-order and third-order shear deformation theories.     

Reissner板弯曲的辛求解体系

基于Reissner板弯曲问题的Hellinger-Reissner变分原理,通过引入对偶变量,导出Reissner板弯曲的Hamilton对偶方程组．从而将该问题导入到哈密顿体系,实现从欧几里德空间向辛几何空间,拉格朗日体系向哈密顿体系的过渡．于是在由原变量及其对偶变量组成的辛几何空间内,许多有效的数学物理方法如分离变量法和本征函数向量展开法等均可直接应用于Reissner板弯曲问题的求解．这里详细求解出Hamilton算子矩阵零本征值的所有本征解及其约当型本征解,给出其具体的物理意义．形成了零本征值本征向量之间的共轭辛正交关系．可以看到,这些零本征值的本征解是Saint-Venant问题所有的基本解,这些解可以张成一个完备的零本征值辛子空间．而非零本征值的本征解是圣维南原理所覆盖的部分．新方法突破了传统半逆解法的限制,有广阔的应用前景．     

椭圆板的大挠度问题

本文在圆薄板大挠度问题摄动解法(1948).(1954)的基础上,求得了椭圆板大挠度问题的摄动解.本文的公式推导是1957年以前完成的,由于某些原因,长期未得发表.1959年见到Nash-Cooley以摘要形式发表的类似工作,但只有λ=a/b=2的数值结果.这里将原先推导的正确至二级近似的分析公式以及计算结果发表.其中包括泊桑比v=0.25,0.30,0.35,椭圆半径比λ=1,2,3.4.5的全部计算结果,以备工程设计计算之用.     

粘弹性厚板的动力方程

本文导出了一般粘弹性厚板含剪切、挤压和转动惯性效应的动力方程,它是弹性厚板动力方程的推广.据此方程还可退化得到若干种类型的中厚度粘弹性板的动力方程.     

An accurate mathematical study on the free vibration of stepped thickness circular/annular Mindlin functionally graded plates

An analytical solution based on a new exact closed form procedure is presented for free vibration analysis of stepped circular and annular FG plates via first order shear deformation plate theory of Mindlin. The material properties change continuously through the thickness of the plate, which can vary according to a power-law distribution of the volume fraction of the constituents, whereas Poisson’s ratio is set to be constant. Based on the domain decomposition technique, five highly coupled governing partial differential equations of motion for freely vibrating FG plates were exactly solved by introducing the new potential functions as well as using the method of separation of variables. Several comparison studies were presented by those reported in the literature and the FEM analysis, for various thickness values and combinations of stepped thickness variations of circular/annular FG plates to demonstrate highly stability and accuracy of present exact procedure. The effect of the geometrical and material plate parameters such as step thickness ratios, step locations and the power law index on the natural frequencies of FG plates is investigated.     

高阶剪切变形板理论K■rm■n型方程及在热后屈曲分析中的应用

本文基于Reddy高阶剪切变形板理论导出Karman型非线性大挠度方程并用于层合板热后屈曲分析．分析中计及板初始几何缺陷和热效应．给出了四边简支．对称正交铺设层合板在均匀或非均匀抛物型热分布作用下的后屈曲分析．采用摄动-Galerkin混合法确定板的热屈曲载荷与热后屈曲平衡路径．同时讨论了横向剪切变形，板长宽比，铺层数以及初始几何缺陷等各种参数变化的影响．