各向异性板应力强度因子的分区广义变分解法

本文以单边边缘裂纹二维应力场与位移场的级数展开式为基础,以分区广义变分原理求解含双边非对称边缘裂纹板的应力强度因子。首先建立精确满足各向异性板基本微分方程和裂纹表面边界条件的应力场和位移场的本征展开式,然后用分区广义变分原理满足其余边界条件与交界连续条件并由此确定应力强度因子。在变分方程中只有沿板边界的线积分。计算程序简单,输入数据很少,结果收敛迅速并与已有结果完全吻合,同时计算节省机时与人力。本文还给出了有关的全新计算曲线。     

含层间短裂纹层合板的解析－分区变分解法

将层板横截面分为含裂纹区与不含裂纹区，在每一区内，根据夏变函数理论与特征函数展开法，得到了各自区内满足所有支配方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的位移与应力的特征展开式，然后利用分区广义变分原理满足裂纹表面边界以外的边界条件以及两区之间的交界条件，并由此求得奇异场控制量（广义应力强度因子）。     

含层间短裂纹层合板的解析－分区变分解法

将层板横截面分为含裂纹区与不含裂纹区，在每一区内，根据夏变函数理论与特征函数展开法，得到了各自区内满足所有支配方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的位移与应力的特征展开式，然后利用分区广义变分原理满足裂纹表面边界以外的边界条件以及两区之间的交界条件，并由此求得奇异场控制量（广义应力强度因子）。     

界面裂纹问题的解析—变分解法及其在复合材料盖板胶接件中的应用

本文根据穆斯海里什维利求解各向同性平面问题与列赫尼兹基求解各向异性平面问题的广义复变函数理论与本征函数展开法,分析了复合材料盖板胶接件的分层问题,得到了精确满足所有基本方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的位移场与应力场本征展开式.进而利用分区广义变分原理满足裂纹表面以外的边界条件并由此确定应力强度因子.     

含界面裂纹的不可压缩双金属胶接件的解析变分－守恒积分解法

本文根据平面问题的复变函数理论推导了含界面裂纹双金属胶接件满足微分方程、开裂界面边界条件与未开裂界面连续条件的应力与位移本征函数展开式，并建立了不可压缩双金属界面裂纹的复合型守恒积分及其与应力强度因子之关系，进而利用分区广义变分原理满足其余边界条件确定包含应力强度因子在内的展开式系数，得到守恒积分并求出应力强度因子．数值计算表明，沿不同回路的在恒积分具有很好的守恒性而且由这两种方法所得应力强度因子具有很好的一致性．     

含界面裂纹的不可压缩双金属胶接件的解析变分－守恒积分解法

本文根据平面问题的复变函数理论推导了含界面裂纹双金属胶接件满足微分方程、开裂界面边界条件与未开裂界面连续条件的应力与位移本征函数展开式，并建立了不可压缩双金属界面裂纹的复合型守恒积分及其与应力强度因子之关系，进而利用分区广义变分原理满足其余边界条件确定包含应力强度因子在内的展开式系数，得到守恒积分并求出应力强度因子．数值计算表明，沿不同回路的在恒积分具有很好的守恒性而且由这两种方法所得应力强度因子具有很好的一致性．     

含层间长裂纹的对称正交层合板的解析－分区广义变分解法

本文首先将层板横截面分为含裂尖区、韧带区以及裂纹区等三个区域，用复变函数理论与特征函数展开法，得到了各区内满足所有基本方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的位移与应力的特征展开式。然后利用分区广义变分原理满足裂纹表面边界以外的边界条件以及各区之间的交界条件，并由此求得奇异场控制量（广义应力强度因子）。     

紧凑拉伸试件应力强度因子的解析-变分解法以及有关系统计算结果

本文推导了在材料断裂性能测试中常见的受钉传载荷含边缘裂纹试件应力与位移的函数项级数表达式。该级数逐项满足弹性力学所有基本方程、裂纹表面边界条件与绕钉孔的合力平衡条件以及位移单值条件。通过以最小势能原理为基础的变分方程满足其余的静力边界条件,从而求解级数中的待定系数并确定应力强度因子。计算结果表明,级数收敛迅速、正确,计算节省机时,简化数据准备工作。本文还通过计算指出了目前通用的有关矩形紧凑拉伸试件应力强度因子计算公式与曲线的不准确性并且给出了正确、系统的计算曲线,同时还提供了圆形紧凑拉伸试件系统的计算结果。     

复合材料承受剪切时双裂纹周围的应力强度因子

本文研究了由各向同性和各向异性半无限接合而成的复合材料中的应力强度因子问题，在复合材料的接合面附近处具有与接合面平行且共线的两个Ｇｒｉｆｆｉｔｈ裂纹，裂纹面上作用有剪应力，本文利用付利叶变换将混合边值问题归毕为求解奇异积分方程问题，为求解这些方程，将裂纹面上，下的位移差展成级数，并满足理解纹面外侧边界条件，级数中的待定系数利用裂纹面内的边界条件和施密特方法求得，本文对硼纤维塑料和铝板接合的复合材料     

含层间长裂纹的对称正交层合板的角析—分区广义变分解法

本文首先将层板横截面分为含裂尖区、韧带区以及裂纹区等三个区域，用复变函数理论与特征函数层开法，得到了各区内满足所有基本方程、裂纹表面边界条件与层间连续条件的位移与应力的特征展开式，然后利用分区广义变分原理满足裂纹表面边界以外的边界条件以及各区之间的交界条件，并由此求得奇异场控制量。     

A modified Hellinger-Reissner variational functional including only two independent variables for large displacement of thin shallow shell

I.IntroductionThemathematicalbasisofthefiniteelementmethodisthevariationalprinciple,andthedevelopmentofthefiniteelementmethodimpelsthevariationalprincipleitselftogetanewdevelopment.ThevariationalprincipIepresentedbyT.H.H.PianandP.Tongistheonethatthecontin…     

关于弹性体固有频率的两个变分原理

对于几何形狀较复雜的彈性体,要嚴格地根据彈性体力学的全部方程來决定它的固有频率是有很大的困难的,因此在实际上常常采用了各式各样的近似解法,其中最有名的近似解法要算根据萊瑞原理的变分解法(称为萊瑞黎茲法)。在許多問題中,萊瑞黎兹法給出了滿意的結果。但是这个方法在实用上及理論上遺留下两个問題:第一、在許多問題中,我們往往能对应力分布的情況作适当的估計,可是这些估計在萊瑞黎兹法中不能加以充分利用;第二、在各种近似理論中,例如在梁、板、壳的近似理論中,虽然都各有自己的萊瑞原理,可是这些原理并不是彈性体力学中的萊瑞原理的直接的特殊形式。     

THE APPLICATION OF VARIATIONAL MULTISCALE METHOD ON A ONE-DIMENSIONAL MECHANICAL MODEL

将变分多尺度方法应用于一维缆索模型,导出受力缆索的宏观有限元模型并求得细观位移解析解,总结出变分多尺度方法应用于具体模型的关键点和缺陷. 假定刚度为常值,数值模拟一定边界和受力下的缆索,得到宏观和细观位移. 将细观与宏观位移叠加,相比于精确位移得出：细观位移可视为常规有限元模型的后验误差. 变分多尺度方法在一维力学模型中的成功应用,推进了其实用性,为其在更多力学及工程问题中的运用和发展提供了参考.     

利用边界单元法求平面问题应力强度因子K_I的应力-位移杂交法

本文提出用裂尖附近2点或3点的应力和位移计算应力强度因子K_I的杂交方法.这种方法充分利用了边界单元法的计算结果,考虑了裂尖应力场和位移场渐近展开式的高阶项,使用远离裂尖的点算出的K_I也有较好的精度,拟合线十分平坦.用算例的结果将杂交法与一般的位移法和应力法进行了比较,同时,对常量单元和线性单元也进行了比较.     

压电材料平面裂纹尖端场的杂交应力有限元分析

基于复势理论和杂交变分原理建立了一种适用于力电耦合分析的杂交应力有限元模 型. 给出了建立刚度矩阵的主要公式和推导过程，单元内的位移场和应力场采用满足平 衡方程的复变函数级数解，假设的复变函数级数解事先精确满足裂纹的无应力和电位移法向 分量为零的条件，单元外边界的位移场假设按抛物线变化, 单元的刚度矩阵采用Gauss积分的方法得出. 通过对力电耦合裂尖场的数值计算验证了程序 的正确性和单元的有效性，同时也用所得结果校验了理论解.     

含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元

基于含椭圆核有限大各向异性板弹性问题的复变函数级数解,应用杂交变分原理建立了一种与常规有限元相协调的含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元.单元内的应力场和位移场采用满足平衡方程、几何方程与物理方程的复变函数级数解,假设的复变函数级数解精确满足椭圆核边界处的位移协调条件和应力连续条件,单元外边界上的位移场按常规有限元位移场假设,单元内椭圆核的长轴可以与材料主轴不重合.单元刚度矩阵采用Gauss积分求得,并给出了建立刚度矩阵的主要公式和推倒过程.数值计算结果表明该单元具有计算精度高、计算工作量小等优点.     

Variational formulation of a rod under torsional vibration for crack identification

A variational formulation is developed for the torsional vibration of a cylindrical shaft with a circumferential crack. The work is compared with existing methods. The Hu–Washizu–Barr variational formulation was used to develop the differential equation and the boundary conditions of the cracked rod. The general variational principle and the independent assumptions about the displacement, the momentum, the strain and the stress fields of the cracked rod, and the equations of motion for a uniform rod in torsional vibration, are derived. The crack was modelled as a continuous flexibility using the displacement field in the vicinity of the crack, found with fracture mechanics methods. Rayleigh quotient was used to approximate the natural frequencies of the cracked rod. Independent evaluations of crack identification methods in rotating shafts are reported and compared with methods using the continuous crack flexibility theory.     

直角平面区域内固定圆形刚性夹杂问题的Green函数解

利用复变函数法、多极坐标移动技术研究了直角平面区域内含有固定圆形夹杂时的反平面问题Green函数解.首先构造出不含夹杂的完整直角平面区域内满足边界应力条件的入射位移场;其次,建立直角平面区域内固定圆形夹杂对该入射场产生的满足直角边界应力自由条件的散射波解,并由叠加原理得到介质内的总波场.最后利用夹杂边界处的位移条件确定出散射波解中的未知系数,最终得到问题的Green函数解,还通过算例讨论了夹杂边界处的径向应力和环向应力随不同波数、角度和不同夹杂位置及不同点源位置的变化情况.算例结果表明了该文方法的有效实用性.     

THEORY OF THICK-WALLED SHELLS AND ITS APPLICATION IN CYLINDRICAL SHELL

In this paper, a theory of thick-walled shells is established by means of Hellinger-Reissner's variational principle, with displacement and stress assumptions. The displacements are expanded into power series of the thickness coordinate. Only the first four and the first three terms are used for the displacements parallel and normal to the middle surface respectively. The normal extruding and transverse shear stresses are assumed to bt, cubic polynomials and to satLyfy the boundary stress conditions on the outer and inner surfaces of the shell. The governing equations and boundary conditions are derived by means of variational principle. As an example, a thick-walled cylindrical.shell is disscussed with the theory proposed. Furthermore, a photoelastic experiment has been carried out, and the results are in fair agreement with the computations.