位移模式下PMI泡沫夹层结构疲劳损伤试验研究

论文选取磁悬浮列车车身所用的由铝面板与聚甲基苯丙酰亚胺(PMI)聚合物泡沫芯层所组成的轻质夹层复合材料为研究对象,对夹层结构在室温下进行静态强度测试和进行以位移为控制变量的疲劳损伤演化试验,探讨分析了PMI泡沫夹层结构在交变位移控制下的疲劳性能和破坏行为.给出了PMI泡沫夹层结构在静态载荷作用下的力学性能参数.参考静态试验结果加载适当的位移载荷进行疲劳试验,发现在位移控制模式下,夹层结构的疲劳损伤过程和破坏模式明显区别于载荷控制模式.当最大控制位移较小时破坏形式为面板与泡沫层脱离;位移较大时为面板断裂和泡沫芯层塌陷.通过引入载荷的变化作为损伤参量建立了位移控制模式下损伤演变公式,并对两种模式的破坏行为进行了较好的预测.     

四边简支正交各向异性蜂窝型夹层板固有频率计算

该文以四边简支的方形蜂窝矩形夹层板为例,在经典夹层板理论的基础上,运用离散结构形式的运动控制方程和线性微分算子的可交换性,给出了一种把具有蜂窝型夹心的夹层板的包含三个广义位移的控制方程组化为,仅包含一个广义位移函数的单一方程的简单方法,并给出了四边简支蜂窝型夹层板的固有频率的精确解。研究结果对蜂窝夹层板的结构设计和工程应用具有指导意义。     

复合材料夹层板的振动及阻尼分析

本文对复合材料夹层板的动态问题提出了一种新的位移修正模式，该位移模式包括了面板的横向剪切变形及夹芯的剪切变形，以此位移模式进行了有限元分析，给出了形成阻尼矩阵的方法。文中还分析了夹层板的阻尼比ψ与夹芯厚度ｈｃ，夹芯材料的阻尼损耗因子β以及夹芯剪切模量Ｇ之间的关系；算例与实验结果的对比表明：本文提出的计算方法可以给出满意的数值结果。     

夹层动脉瘤及覆膜支架模型的流固耦合分析

腹主动脉瘤腹主动脉瘤(Abdominal Aortic Aneurysm,AAA)是危及病人生命的严重疾病,若主动脉瘤不加以治疗,瘤腔将不断长大而有破裂的危险,尽管目前对主动脉瘤的研究较多,但对主动脉夹层动脉瘤(Aortic Dissecting Aneruysm,ADA)的研究较少,本文在周期性脉动速度和压力条件下,对DNA内部流场及植入覆膜支架进行了流固耦合的数值模拟.得到了夹层动脉瘤内部流场的速度矢量分布,瘤壁上的位移、应力分布.同时对夹层动脉瘤植入覆膜支架前后进行了对比分析,覆膜支架的植入使得瘤壁上的最大应力和最大位移均从瘤腔壁面转移到管状动脉壁上,且数值大大下降,说明植入覆膜支架能很好的防止夹层动脉瘤破裂.     

近爆下泡沫混凝土复合结构在地下洞室的抗爆特性数值研究

为研究近爆作用下带泡沫混凝土复合结构的地下洞室的抗爆性能，基于LS-DYNA非线性有限元软件，建立了TNT炸药-围岩-锚杆-衬砌结构-空气的爆炸效应全耦合模型。应用ALE多物质流固耦合算法对比分析了普通衬砌结构洞室和带泡沫混凝土夹层的衬砌结构洞室的重要控制测点的应力、空气层压力和位移。测点峰值应力与TM5-855-1的经验公式吻合良好，证明了数值模拟的可靠性。数值研究结果表明，相比普通混凝土夹层，泡沫混凝土夹层能够有效地削弱爆炸冲击波的传播，大幅降低洞室内部空气的压力峰值，降低超压对人体器官的损伤，提高洞室内部人员的生存几率；采用泡沫混凝土夹层的衬砌需加强拱顶区域的刚度以降低顶底板相对位移差。研究结果为地下洞室抗爆设计提供了参考依据。     

硬夹心矩形夹层板的整体稳定性分析

摘要：本文在Reissner型理论给出的位移模式基础上,修正其软夹心假设,考虑夹心层面内刚度,给出了硬夹心夹层板的几何方程、物理方程,建立了硬夹心夹层板结构在面内纵向载荷作用下的平衡微分方程,并对方程进行了简化,通过理论计算得到了四边简支条件下硬夹心矩形夹层板整体失稳临界载荷的解析解,并分别计算了夹心层材料的弹性模量 、厚度 、泊松比 对硬夹心夹层板临界载荷的影响,结果证明,对于硬夹心夹层结构,夹心层面内刚度对硬夹心夹层板整体失稳临界载荷的影响较大,考虑其面内刚度是必要的。     

局部荷载作用下网架结构的拟夹层板分析法

把正交正放类网架结构简化为构造上正交异性的夹层板，采用考虑剪切变形的具有三个广义位移的平板弯曲理论来分析，给出了网架结构在局部荷载作用下的内力、位移解析计算公式，并用有限元方法进行了验证．     

撞击载荷下泡沫铝夹层板的动力响应

应用泡沫金属子弹撞击加载的方式研究了固支方形夹层板和等质量实体板的动力响应,分别应用激光测速装置和位移传感器测量了泡沫子弹的撞击速度和后面板中心点的位移历史,给出了夹层板的变形与失效模式,研究了子弹冲量、面板厚度、泡沫芯层厚度及芯层密度对夹层板抗撞击性能的影响。结果表明,后面板中心点挠度最大,周边最小,整体变形为穹形,且伴有花瓣形的变形。参数研究表明,通过增加面板厚度或芯层厚度均能有效控制后面板的挠度,改善夹层板的能量吸收能力,结构响应对子弹冲量和芯层密度比较敏感。实验结果对多孔金属夹层结构的优化设计具有一定的参考价值。 更多还原     

矩形夹层板的非线性磁弹性随机振动

以表层较薄、夹心较软的四边简支矩形夹层板为研究对象,分析其在磁场环境中的非线性磁弹性随机振动问题。根据板壳磁弹性基本理论、夹层板的弯曲振动理论、连续体的随机振动理论,利用伽辽金积分法得到了在电磁场中受横向随机载荷作用时四边简支矩形夹层板的非线性磁弹性随机振动方程;并利用FPK方程法解出了四边简支矩形夹层板非线性随机振动位移响应和速度响应的方差、位移响应和速度响应的概率密度等多个数字特征。最后针对具体算例,通过数值模拟讨论了电磁参数、功率谱密度参数、板的几何尺寸的变化对各数字特征的影响。由数值模拟结果可知,调节随机激励、磁场强度、板的几何尺寸的大小能有效地控制结构随机振动产生振动位移的概率。     

两种类型夹层锥壳的位移型统一理论及应用(Ⅰ)

本文使用锥壳的Donnell型位移基本方程组,通过引入位移函数和广义荷载,将两种类型的夹层锥壳之基本方程组化成为一个关于位移函数的八阶可解偏微分方程,由此可得到许多常见问题的新型控制方程.     

离心模型试验边界效应分析

通过对模型土进行加卸载的离心模型试验，分析边界摩擦力对土体变形的影响。由试验可以得到土层表面的弹性变形曲线，根据模型土体的位移边界条件，假设土层的位移函数，运用最小势能原理，求出边界磨擦力的大小，以及离心机加载过程中，在惯性力场和边界摩擦力作用下，模型土体的位移计算公式。通过试验和计算认为，在离心模型试验中，边界摩擦力对粘性土体的位移场有很大影响，应采取一定的措施减小摩擦力。     

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。     

RESTUDY OF COUPLED FIELD THEORIES FOR MICROPOLAR CONTINUA (Ⅱ)-THERMOPIEZOELECTRICITY AND MAGNETOTHERMOELASTICITY

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙｏｆｍｉｃｒｏｐｏｌｏａｒｔｈｅｒｍｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙＷ .Ｎｏｗａｃｋｉｉｓｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｏｕｒｐａｐｅｒ[1].Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓａｄｉｒｅｃｔｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅ [1 ] .Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｃｃｕｒｒｉｎｇｉｎｔｈｅｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆｔｈｅｒｍｏｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙａｎｄｍａｇｎｅｔｏｔｈｅｒｍｏｅｌａｓｔｉｃｉｔｙｆｏｒｍｉｃｒｏｐｏｌａｒｃｏｎｔｉｎｕａａｒｅｓｉｍｉｌａｒｔ…     

The variational principle of thin shell in stability

ＴＨＥＶＡＲＩＡＴＩＯＮＡＬＰＲＩＮＣＩＰＬＥＯＦＴＨＩＮＳＨＥＬＬＩＮＳＴＡＢＩＬＩＴＹＨｕａｎｇｙａｎ黄炎,ＨｕａｎｇＲｅｉｆａｎｇ黄瑞芳（ＲｅｃｅｉｅｄＮｏｖ．１８．１９９４ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｄｂｙＣｈｉｅｎＷｅｉｚａｎｇ）Ａｂｓｔｒａｃｔ...     

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.     

轴向运动导电薄板磁弹性耦合动力学理论模型

针对磁场环境中轴向运动导电薄板的动力学理论建模问题进行研究,得到较为完备的磁弹性耦合振动基本方程及相应的补充关系式。在考虑几何非线性效应下,给出薄板运动的动能、应变能以及外力虚功的表达式。应用哈密顿变分原理,推得磁场中轴向运动薄板的非线性磁弹性耦合振动方程,并得到力和位移满足的边界条件。基于麦克斯威尔电磁场方程,并考虑相应的电磁本构关系和电磁边界条件,推得任意磁场环境中轴向运动导电薄板满足的电动力学方程和所受电磁力表达式。分别针对纵向磁场环境、横向磁场环境、条形板等具体情形,给出了振动方程、电动力学方程和电磁力的简化形式。所得结果,可为此类问题的进一步求解和分析提供理论参考。     

ANALYSES ON NONLINEAR COUPLING OF MAGNETO-THERMO-ELASTICITY OF FERROMAGNETIC THIN SHELL-Ⅰ: GENERALIZED VARIATIONAL THEORETICAL MODELING

Based on the generalized variational principle of magneto-thermo-elasticity of the ferromagnetic elastic medium, a nonlinear coupling theoretical modeling for a ferromagnetic thin shell is developed. All governing equations and boundary conditions for the ferromagnetic shell are obtained from the variational manipulations on the magnetic scalar potential, temperature and the elastic displacement related to the total energy functional. The multi-field couplings and geometrical nonlinearity of the ferromagnetic thin shell are taken into account in the modeling. The general modeling can be further deduced to existing models of the magneto-elasticity and the thermo-elasticity of a ferromagnetic shell and magneto-thermo-elasticity of a ferromagnetic plate, which axe coincident with the ones in literature.     

槽型宽翼受压构件剪力滞分析的传递矩阵法

利用能量变分法,建立了槽型宽翼受压构件考虑剪力滞效应时的平衡控制微分方程,给 出了该方程在轴向均布载荷作用下的初参数解,导出了求解槽型宽翼受压构件内力、应力和 位移的场矩阵和点矩阵,提出一种研究槽型宽翼受压构件剪滞效应的传递矩阵法. 数值算例 表明,该方法计算便捷、精度好、具有较高的工程应用价值.     

考虑尺度效应的微梁静态弯曲数值分析

基于修正偶应力理论及表面弹性理论,本文提出了一种新的双曲线剪切变形梁模型,用于均匀微尺度梁的静态弯曲分析。该理论可以直接利用本构关系获得横向剪切应力,满足梁顶部和底部的无应力边界条件,避免了引入剪切修正因子。根据广义Young-Laplace方程建立了梁的内部与表面层的应力连续性条件,单一的变量场可以描述梁的位移模式。通过在位移场中考虑表面层厚度以及表面层的应力连续条件,可以使新模型能够更准确地预测微尺寸和表面能相关的尺度效应。通过Hamilton原理推导出了梁的控制方程和边界条件。应变能除了考虑经典弹性理论,还要考虑微结构效应和表面能。Navier-type的解析解适用于简支边界条件,而基于拉格朗日插值的微分求积法(DQEM)可以研究在不同边界条件下的力学响应。把该数值解与Navier方法得出的解析解作了对比,得出:微尺度梁在考虑表面能或微尺寸效应、不同载荷和梁高变化下的响应一致;当不考虑微结构相关性和表面能效应时,该模型退化为经典的欧拉梁模型。     

含一个无外力圆柱面带转动的三维杂交应力元简

根据一种修正的余能原理,建立了一类具有一个无外力圆柱表面及结点含转动自由度的8 结点新型三维杂交应力元. 单元边界位移场选择二次位移插值函数,且与相邻元协调;单元内假定应力场满足以柱坐标表示的平衡方程及圆柱面上无外力边界条件. 数值算例表明,这种特殊杂交应力元在相当粗的网格下即能十分准确地分析圆弧形槽口附近及曲梁的三维（及二维）的孔边应力分布.