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相似文献
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1.
本文基于各向异性修正偶应力理论建立了只含一个尺度参数的Reddy型复合材料层合板的自由振动模型。同见诸于文献的细观尺度Kirchhoff薄板偶应力模型相比,本文提出的新模型能够更精确的预测细观尺度下的中、厚层合板的自振频率。基于Hamilton原理推导了细观尺度下Reddy型复合材料层合板的运动微分方程以及边界条件,并以正交铺设的四边简支复合材料层合方板为例进行了解析求解,分析了尺度参数对自振频率的影响并对比了Kirchhoff、Mindlin和Reddy等三种板模型计算结果的异同。算例结果表明本文所给出的模型能够捕捉到复合材料层合板自由振动问题的尺度效应。另外,在细观尺度下Kirchhoff板模型所预测的自振频率相对于Mindlin板模型和Reddy板模型总是过高,且越接近厚板三者的差别就越大,这与经典理论中三种板模型的对比情况是一致的。  相似文献   

2.
基于新修正偶应力理论建立了一个Reddy型复合材料层合板稳定性模型。该理论中曲率张量不对称,而偶应力矩张量对称。Reddy型层合板模型能够满足横向剪切应力为0的自由表面条件,而且横向剪切为二次函数,避免了常剪力一阶理论需要引入的剪力修正系数。为了便于工程应用,通过虚功原理推导了只含纤维材料尺度参数正交铺设的Reddy型层合板偶应力模型的稳定性方程,并以微尺度正交铺设四边简支层合方板为例,分析了不同铺设角和轴向载荷作用时临界载荷的细观尺度效应,并且与一阶剪切变形和Kirchhoff板理论结果对比。结果表明,本文建立的新修正偶应力Reddy型层合板模型更适合分析较厚的复合材料层合板稳定性的尺度效应。  相似文献   

3.
基于修正偶应力和高阶剪切理论建立了仅含有一个尺度参数的Reddy变截面微梁的自由振动模型,研究了变截面微梁自由振动问题的尺度效应和横向剪切变形对自振频率计算的影响。基于哈密顿原理推导了动力学方程与边界条件,并采用微分求积法求解了各种边界条件下的自振频率。算例结果表明,基于偶应力理论预测的变截面微梁的自振频率均大于经典梁理论的预测结果,即捕捉到了尺度效应。另外,梁的几何尺寸与尺度参数越接近,尺度效应就越明显,而梁的长细比越小,横向剪切变形对自振频率的影响就越明显。  相似文献   

4.
贺丹  门亮 《计算力学学报》2018,35(3):326-330
基于一种新的各向异性修正偶应力理论,建立了碳纳米管增强复合材料功能梯度板的自由振动模型。该模型能够描述尺度效应,且仅包含一个尺度参数。基于一阶剪切变形理论和哈密顿原理推演了板的运动微分方程,并以四边简支板为例给出了自振频率的解析解。讨论了板的几何尺寸、碳纳米管体分比含量和分布方式等因素对板的自振频率的影响。结果表明,本文模型所预测的板的自振基频总是高于经典弹性理论的Mindlin板模型的预测结果,两者间的差异在板的几何尺寸接近尺度参数的值时非常明显,且会随着板的几何尺寸的增大而逐渐消失。  相似文献   

5.
基于一种新的各向异性修正偶应力理论,建立了碳纳米管增强复合材料功能梯度板的自由振动模型。该模型能够描述尺度效应,且仅包含一个尺度参数。基于一阶剪切变形理论和哈密顿原理推演了板的运动微分方程,并以四边简支板为例给出了自振频率的解析解。讨论了板的几何尺寸、碳纳米管体分比含量和分布方式等因素对板的自振频率的影响。结果表明,本文模型所预测的板的自振基频总是高于经典弹性理论的Mindlin板模型的预测结果,两者间的差异在板的几何尺寸接近尺度参数的值时非常明显,且会随着板的几何尺寸的增大而逐渐消失。  相似文献   

6.
基于新的各向异性修正偶应力理论提出一个Mindlin复合材料层合板稳定性模型。该理论包含纤维和基体两个不同的材料长度尺度参数。不同于忽略横向剪切应力的修正偶应力Kirchhoff薄板理论,Mindlin层合板考虑横向剪切变形引入两个转角变量。进一步建立了只含一个材料细观参数的偶应力Mindlin层合板工程理论的稳定性模型。计算了正交铺设简支方板Mindlin层合板的临界载荷。计算结果表明该模型可以用于分析细观尺度层合板稳定性的尺寸效应。  相似文献   

7.
本文在克希霍夫假设下推导出经典线弹性层合平板的一般运动微分方程,以及采用能量法求解的拉格朗日变分方程.其次,对对称正交铺设层合平板的纵向自由振动和四边固定矩形层合平板的横向自由振动进行了求解,并对具体算例进行计算,给出自由振动频率值.  相似文献   

8.
基于修正偶应力理论和Kirchhoff板理论,建立了功能梯度微板热力耦合屈曲等几何有限元模型。该模型仅包含一个材料尺度参数,能够描述尺度效应现象,且满足修正偶应力理论的高阶连续性要求。基于虚功原理推导了功能梯度微板热力耦合屈曲等几何有限元方程。通过对板的典型算例分析,讨论了材料尺度参数、边长比及梯度指数对板稳定性的影响。结果表明,本文模型预测的屈曲载荷总是大于宏观理论的结果,即捕捉到了尺度效应现象;随着临界屈曲力的增加,临界屈曲热载荷线性减少;此外,边长比和梯度指数也对微板的稳定性产生一定影响。  相似文献   

9.
聂国隽  朱佳瑜 《力学季刊》2016,37(2):274-283
假设曲线纤维的方向角沿板的长度方向按照线性规律变化,导出了纤维曲线铺设时的参考路径,将参考路径沿板的宽度方向平移可得一种曲线纤维增强复合材料单层板,当这种纤维曲线铺设的单层板对称铺放时即可得相应的曲线纤维增强复合材料层合板.基于弹性薄板的小挠度理论,建立了曲线纤维增强复合材料层合板自由振动问题的基本方程,采用微分求积法进行数值求解,得到了层合板的自振频率及相应的振型.与已有文献计算结果的比较,验证了本文计算结果的正确性.通过数值算例分析了微分求积法求解本问题时的收敛性,研究了纤维铺放路径和边界条件的不同对曲线纤维增强复合材料层合板频率及振型的影响,研究结果可为该种结构的设计提供一定的参考.  相似文献   

10.
有限长压电层合简支板自由振动的三维精确解   总被引:13,自引:2,他引:13  
基于三维弹性理论和压电理论,导出了有限长矩形压电层合简支板的动力学方程及相应的边界条件,给出了一种求解压电层合板自由振动三维精确解的方法;分析了正、逆向压电效应对层合板振动频率的影响.本文所述的方法和结果对于求解其他三维动态问题,验证、比较其他简化模型、有限元计算结果以及工程应用都有指导意义.  相似文献   

11.
基于一阶剪切变形理论,提出了复合材料层合板自由振动分析的无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法。计算时在复合材料层合板中面上仅需要布置一系列的离散节点,并利用这些节点构建插值函数。在板中面上的局部多边形子域上,采用加权余量法建立复合材料层合板自由振动分析的离散化控制方程,并且这些子域可由Delaunay三角形方便创建。自然邻接点插值形函数具有Kronecker delta函数性质,因而无需经过特别处理就能准确地施加本质边界条件。对不同边界条件、不同跨厚比、不同材料参数和不同铺设角度的复合材料层合板,由本文提出的无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法进行自由振动分析时均可得到满意的结果。数值算例结果表明,本文方法求解复合材料层合板的自由振动问题是行之有效的。  相似文献   

12.
项松  石宏 《计算力学学报》2011,28(1):152-157
利用逆复合二次径向基函数无网格配点法对Reddy的高阶剪切变形理论进行离散,预测了对称复合材料层合板的自由振动特性.将不同材料参数、几何尺寸和边界条件的层合板固有频率计算结果与相关文献中的结果进行对比,结果表明:逆复合二次径向基函数在对称复合材料层合板自由振动分析方面具有收敛性好及精度高等一系列优点.  相似文献   

13.
A micro-scale free vibration analysis of composite laminated Timoshenko beam (CLTB) model is developed based on the new modified couple stress theory. In this theory, a new anisotropic constitutive relation is defined for modeling the CLTB. This theory uses rotation–displacement as dependent variable and contains only one material length scale parameter. Hamilton’s principle is employed to derive the governing equations of motion and boundary conditions. This new model can be reduced to composite laminated Bernoulli–Euler beam model of the couple stress theory. An example analysis of free vibration of the cross-ply simply supported CLTB model is adopted, and an explicit expression of analysis solution is given. Additionally, the numerical results show that the present beam models can capture the scale effects of the natural frequencies of the micro-structure.  相似文献   

14.
A meshless method based on thin plate spline radial basis functions and higher-order shear deformation theory are presented to analyze the free vibration of clamped laminated composite plates. The singularity of thin plate spline radial basis functions is eliminated by adding infinitesimal to the zero distance. Convergence characteristics of the present thin plate spline radial basis functions for the vibration analysis of the clamped laminated plates are investigated. The frequencies computed by the present method agree well with the available published results.  相似文献   

15.
In this paper free vibration of continuous grading fiber reinforced (CGFR) annular plates on an elastic foundation, based on the three-dimensional theory of elasticity, for different boundary conditions at the circular edges is investigated. The foundation is described by the Pasternak or two-parameter model. The CGFR annular plates have an arbitrary variation of fiber volume fraction in the thickness direction. A semi-analytical approach composed of differential quadrature method (DQM) and series solution is adopted to solve the equations of motion. The fast rate of convergence of the method is demonstrated and comparison studies are carried out to establish its very high accuracy and versatility. Some new results for the natural frequencies of the plate are prepared, which include the effects of elastic coefficients of foundation, boundary conditions, material and geometrical parameters. Besides, results for CGFR plate with arbitrary variation of fiber volume fraction in the thickness direction of the plate are compared with discrete laminated composite plate. The main contribution of this work is to present useful results for continuous grading of fiber reinforcement in the thickness direction of a plate on an elastic foundation and comparison with similar discrete laminated composite plate. The interesting and new results show that non-dimensional natural frequency parameters of a functionally graded fiber volume fraction is larger than that of a discrete laminated and close to that of a 2-layer. The new results can be taken as the benchmark solutions for those from numerical methods and future researches.  相似文献   

16.
The effects of strain rate dependency and inelasticity on the transient responses of composite laminated plates are investigated. A micromechanics model which accounts for the transverse shear stress effect, the effect of strain rate dependency and the effect of inelasticity is used for analyzing the mechanical responses of the fiber and matrix constituents. The accuracy of the micromechanics model under transverse shear loading is verified by comparing the results with those obtained using a general purpose finite element code. A higher order laminated plate theory is extended to capture the inelastic deformations of the composite plate and is implemented using the finite element technique. A complete micro–macro numerical procedure is developed to model the strain rate dependent behavior of inelastic composite laminates by implementing the micromechanics model into the finite element model. Parametric studies of the transient responses of composite plates are conduced. The effects of geometry, ply stacking sequence, material models, boundary conditions and loadings are investigated. The results show that the strain rate dependency and inelasticity influence the transient responses of composite plates via two significantly different mechanisms.  相似文献   

17.
建立一种新的高阶位移模式:分层假设复合材料层合板的位移场,利用各层间应力及位移的连续性条件,导出了作为整体的层合板控制微分方程。最后,采用这一高阶剪切理论来分析复合材料矩形层合板的自由振动。数值计算采用有限差分法,并编制了计算程序,计算得出了六种不同边界条件、不同铺层、不同宽厚比工况下的矩形层合板的自振频率。同经典理论解进行比较,可以看出本文方法简便易行,且精度较高,可以在微机上实用。  相似文献   

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