具有中心孔的正交复合材料板在双轴载荷下的应力分析

本文研究了具有中心孔的正交复合材料板在双向载荷下的应力,建立了有限校核系数和双轴率以及之间板宽率的关系,并得到孔边的应力集中系数.这些结果对研究具有中心孔的正交复合材料板在双向载荷下的强度预测和应力分析具有重要的作用.     

钢桥塔斜拉索锚固区壁板的多孔应力集中特性

针对钢桥塔斜拉索锚固区连续布置椭圆形过索孔易产生的应力集中现象,对开任意多个椭圆孔无限大平面的力学模型建立了复应力函数,采用最小二乘边界配点法对应力场进行了求解,并与单个椭圆孔的理论解相比较,误差小于1%。结果表明:孔边应力集中系数随孔洞纵向间距增大而增大,随孔洞横向间距增大而减小,并最终都趋于定值。基于有限元分析,讨论了板件长宽比、开孔率、孔洞间距等参数对开单排和双排连续椭圆孔有限大板应力集中系数的影响情况;进一步在无限大平面计算结果基础上引入板宽修正系数,给出了便于工程应用的应力集中系数计算公式。     

钢箱桥塔内部通行孔应力集中分析

钢箱桥塔内部通行孔多为长圆形.采用保角变换和柯西积分方法,对开长圆孔无限大平面的应力场进行求解,通过算例验证其准确性.基于有限元数值模拟,分析板件长宽比和开孔率对有限大板应力集中系数的影响规律,并通过对无限大平面应力集中系数进行有限板宽修正,提出了可用于实际工程的有限大板应力集中系数简化计算公式.     

含椭圆孔有限大薄板弯曲应力分析

利用各向异性体弹性平面理论中的复势方法,以Faber级数为工具,对含椭圆孔有限大各向异性板弯曲问题进行应力分析,得出有限大含椭圆孔各向异性板弯曲的级数解形式,分析了有限大含椭圆孔板在受到弯曲载荷时孔边的应力分布,并讨论了各种参数对应力分布的影响,给出了有益的结论.     

孔口缝合补强对含孔复合材料层板应力集中影响的数值模拟

提出的一种缝合线计算模型,通过数值模拟计算与实验结果比较,得到缝合线计算模型中相关的弹性参数.对复合材料开口缝合补强结构进行有限元模拟计算,分析了孔边及邻近区域应变、应力的分布规律,得到不同缝合参数、孔边不同位置以及不同载荷条件下的应变、应力集中系数,并给出合理的孔口缝合参数设计方法及相关结论.研究结果表明:含孔拉伸试件在孔边θ=0°处,切向拉伸应力最大;在θ=90°处,切向压缩应力最大;在孔口0°和90°之间存在拉应力与压应力的转换点,缝合补强后,此转换点大约在θ=56°左右.     

含椭圆孔有限板应力集中的复变函数直接解法

采用复变函数级数展开方法研究了含椭圆孔的有限大矩形板在承受拉伸和剪切载荷时的应力场和应力集中系数,通过直接对边界力的差值进行最小化求取级数中的待定系数,避免了通常采用的将椭圆孔变换成圆孔的保角变换过程,从而极大地简化了求解过程.与有限元计算的对比分析表明,对于承受单向拉伸载荷的含中心椭圆孔(两轴比在0.7至2之间)的有限尺寸矩形板,计算精度高,且较之传统的保角变换法更简单,易于应用.另外,给出了计算含中心椭圆孔(两轴比为0.8)的细长板在拉伸载荷作用下以及含中心圆孔的细长板在面内剪切载荷作用下孔边应力集中系数的经验公式,便于工程应用.     

含两个圆孔电致伸缩材料的二维应力集中问题研究

应用复变函数方法,研究了含有两个圆孔无限大电致伸缩材料的二维应力集中问题。基于精确的电学和力学边界条件以及复变函数级数表示法,给出了孔边电场和应力场的一般解;在具体数值计算中,通过令两孔相距足够远得到单孔问题的近似解,并与已有单孔精确解比较,验证了本文解的正确性;通过改变孔内介质的介电常数和孔的位置讨论了孔周应力的分布规律。结果表明:当两孔距离很大时,圆孔孔周应力分布不受另一孔的影响;一般情况下孔内的电场很微弱,对孔周应力影响很小,可略去不计;当两孔圆心连线垂直于外加电场时,孔周应力峰值达到最大。     

含椭圆孔正交各向异性有限宽板应力集中因子和应力分布的计算

本文采用有限元方法对含不同形状椭圆孔的正交各向异性有限宽板作了应力分析,给出了估算应力集中因子K_T和孔附近应力分布σv(x,O)的表达式,为层合板缺口强度的估计提供了一些有用的结果。     

含有非圆形双孔的无限平板中应力的解析解研究

无限平板中含有任意形状单个孔的问题可以使用复变函数方法获得其应力解析解.对于无限平板中含有两个圆孔或两个椭圆孔的双连通域问题,也可以利用多种方法进行求解,比如双极坐标法、应力函数法、复变函数法以及施瓦茨交替法等.其中复变函数中的保角变换方法是获得应力解析解的一个重要方法.但目前尚未见到用此方法求解无限板中含有一个正方形孔和一个椭圆孔的问题.当板在无穷远处受有均布载荷和孔边作用垂直均布压力时,利用保角变换方法可以求解板中含有两个特定形状孔的问题.该方法将所讨论的区域映射成象平面里的一个圆环,其中最关键的一步是找出相应的映射函数.基于黎曼映射定理,提出了该映射函数一般形式,并利用最优化方法,找到了该问题的具体映射函数,然后通过孔边应力边界条件建立了求解两个解析函数的基本方程,获得了该问题的应力解析解.运用ANSYS有限单元法与结果进行了对比.研究了孔距、椭圆形孔大小和两孔布置方位对边界切向应力的影响,以及不同载荷下两孔中心线上应力分布规律.      

含有非圆形双孔的无限平板中应力的解析解研究

无限平板中含有任意形状单个孔的问题可以使用复变函数方法获得其应力解析解.对于无限平板中含有两个圆孔或两个椭圆孔的双连通域问题,也可以利用多种方法进行求解,比如双极坐标法、应力函数法、复变函数法以及施瓦茨交替法等.其中复变函数中的保角变换方法是获得应力解析解的一个重要方法.但目前尚未见到用此方法求解无限板中含有一个正方形孔和一个椭圆孔的问题.当板在无穷远处受有均布载荷和孔边作用垂直均布压力时,利用保角变换方法可以求解板中含有两个特定形状孔的问题.该方法将所讨论的区域映射成象平面里的一个圆环,其中最关键的一步是找出相应的映射函数.基于黎曼映射定理,提出了该映射函数一般形式,并利用最优化方法,找到了该问题的具体映射函数,然后通过孔边应力边界条件建立了求解两个解析函数的基本方程,获得了该问题的应力解析解.运用ANSYS有限单元法与结果进行了对比.研究了孔距、椭圆形孔大小和两孔布置方位对边界切向应力的影响,以及不同载荷下两孔中心线上应力分布规律.     

椭圆孔三维应力集中及其对疲劳强度的影响

应用有限单元法对有限厚中心椭圆孔板的三维应力集中进行了分析。发现厚板的最大应力集中总是与自由表面保持一固定的距离而不随板厚的增加而变化;椭圆形状因子越小,距离自由表面越近。得到了最大三维应力集中、表面应力集中与相应平面解之间的近似关系和经验公式;研究了厚度对疲劳强度的影响,并给出相应的影响系数。     

正交各向异性板孔销接触问题的复变函数解法

本文提出一个计及轴销变形与接触区摩擦效应的弹性轴销模型,并采用弹性理论的复变函数解法,研究了正交各向异性无限大板的孔销接触问题.分析表明,板件的孔边应力分布与板件、轴销的材料性能密切相关,而且,摩擦系数的大小对应力分布也存在明显影响.     

多椭圆孔有限大复合材料层板的应力研究

基于经典层板理论，将复合材料层板的弹性问题化归为均匀各向异性板求解，采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法，以Ｆａｂｅｒ级数、保角映射及最小二乘边界配置技术为工具，提出了多椭圆孔有限大层板在任意外载作用下的级数解，详细探讨了各参数对孔边应力分布的影响规律，得到了许多有益结论。     

高炉炉壳开孔位置对应力集中的影响

考虑到冶金行业中高炉炉壳开孔的实际情况，本文应用有限元分析的方法研究受远场均匀拉伸载荷，二维有限区域内菱形分布的圆孔中间不同开孔位置下的应力分布，得到最大应力集中系数随孔位置变化的三维变化曲面。此外，孔沿座标轴及沿原孔边缘位置变化对应力集中系数的影响被详细研究，从而为合理设计炉壳开孔提供了理论依据。     

固定网格下基于光滑变形隐式曲线的孔形优化设计方法

孔形优化设计是减缓开孔结构孔边应力集中的有效手段，其对应力分析精度和孔边曲线的几何表达能力都有着较高的要求．论文针对现有固定网格孔形优化方法分析精度较低和/或孔边曲线变形能力有限等不足，采用有限胞元方法在固定网格下对开孔结构进行高精度的力学性能分析，采用能够自由光滑变形的隐式曲线描述待优化的孔洞边界，进而建立优化模型并推导出相应的解析灵敏度计算公式，形成了固定网格下开孔结构孔形优化设计新框架．通过对不同载荷边界条件下的开孔平板结构进行孔形优化设计，表明本方法无需网格更新、灵敏度推导简便、力学分析精度高且优化设计空间大，能够有效降低孔边应力集中程度．     

考虑表面弹性效应时正三角形孔边裂纹反平面剪切问题的断裂力学分析

基于表面弹性理论和保角映射技术,研究了远场作用反平面剪切载荷作用下考虑表面弹性效应时正三角形孔边裂纹问题的断裂性能.给出了孔边应力场的精确解,获得了裂纹尖端应力强度因子的解析解答.数值算例中讨论了裂尖应力强度因子随三角形孔尺寸、裂纹长度和表面性能的变化规律.结果表明:当三角形孔的尺寸在纳米量级时,无量纲应力强度因子具有显著的尺寸效应;随着三角形孔尺寸的增大,论文结果趋近于经典断裂理论解答;无量纲应力强度因子随孔边裂纹长度的增加,先增大而后减小;当孔边裂纹长度较小时,表面效应影响较弱;应力强度因子的尺寸效应受表面性能影响显著.     

弯曲波对含多圆孔薄板的散射与动应力集中

采用复变函数法和多极坐标方法,研究了弯曲波对含有多圆孔薄板的散射问题。通过板的弯曲波动方程和内力方程的推导,求出在入射弯曲波条件下该问题的一般解的函数逼近序列和边界条件的表达式。用展开正交函数的方法将待解的问题归结为对一组无穷代数方程组的求解。最后,给出了含3圆孔薄板的孔边动应力集中系数的结果,并分析了孔间距和波数对动应力分布的影响。     

改进带孔圆柱壳体的坐标变换

1.引言当研究等厚圆柱壳体在孔洞(孔边曲线为Γ)附近的应力集中问题时,常采用文[1]中的方法,即先在远离孔洞处将柱面沿母线切开并展成等距坐标系α、β的带孔(孔边曲线ν,与Γ对应)平面部分,再转换成新的坐标系统ρ、θ,然后在此坐标系下研究应力分布。文[1]认为实现α、β与ρ、θ之间坐标变换的解析函数为     

利用形状记忆合金降低结构的应力集中研究

形状记忆合金（ＳＭＡ）由于具有形状记忆效应（ＳＭＥ），可以用于改善承载结构中受损伤部位的应力、应变分布，降低危险区域的应力集中。本文介绍了这项新技术，并以各向同性材料的带孔板的理论分析与实验说明它的可行性     

应力边界元法解平面弹性问题

本文提出了求解平面弹性问题的应力边界元法。简述了边界积分方程的建立,给出了常单元离散化时求系数的解析式。这种方法适用于应力边界值问题。边界积分方程中的一个边界函数就是边界点法向应力和切向应力之和,因此计算孔边应力非常方便。作为数值算例,计算了有孔无限板的孔边应力。应力边界元法也可应用于平面热弹性问题和平板弯曲问题。