考虑初始几何缺陷时复合材料层合浅拱的动态“跳跃”

考虑几何非线性但不计横向剪切效应，给出了复合材料合浅拱的动力方程，利用伽辽金法求出了均布阶跃载荷作用下，两端铰支、正交铺层的对称层合浅拱在计及初始几何缺陷情况下的动力响应，并由Ｂ－Ｒ准则分析了动力稳定性计算结果表明：初始缺陷对于结构参数γ较大的拱的临界动力载荷有很大的影响。     

两端固支复合材料浅拱的动力屈曲分析

本文研究两端固支层合复合材料浅拱在阶跃载荷作用下的动力稳定性问题。通过对浅拱动力响应的数值计算结果,然后利用B-R动力屈曲准则,着重分析了集中阶跃载荷作用下几种铺层顺序及铺层数对浅拱动力临界载荷的影响,并给出了能够产生‘跳跃失稳’的最小的结构参数γ0。此外,在利用伽辽金法求解浅拱动力学控制方程时,通过取梁的自由振动模态和柱的静力屈曲模态作为浅拱的动力屈曲模态,分别进行计算并比较了二者的结果,进而讨论了二级数解的收敛性。     

两端铰支层合浅拱的非线性‘跳跃''稳定性

利用叶开源和刘人怀提出的修正迭代法 ,导出了两端铰支、对称正交铺层的浅拱在均布载荷作用下的三次近似特征关系式 ,进而分析了结构几何参数、铺层数等对于‘跳跃失稳’临界载荷的影响 ,并通过与‘动力失稳’临界载荷的比较 ,讨论了两个‘失稳’概念的区别。     

复合材料结构的动力屈曲研究进展

本文系统地回顾了复合材料结构的动力屈曲研究进展，对周期性动载荷和瞬态动载荷作用下，复合材料结构的动力屈曲作了阐述；讨论了耦合效应，横向剪切变形、初始几何缺陷以及铺层方式等因素对动力屈曲的影响；就复合材料结构动力屈曲研究的发展前景提出了一些有益的建议     

几何缺陷浅拱的动力稳定性分析

研究了几何缺陷对粘弹性铰支浅拱动力稳定性能的影响。从达朗贝尔原理和欧拉-贝努利假定出发推导了粘弹性铰支浅拱在正弦分布突加荷载作用下的动力学控制方程,并采用Galerkin截断法得到了可用龙格-库塔法求解的无量纲化非线性微分方程组。同时引入能有效追踪结构动力后屈曲路径的广义位移控制法,对含几何缺陷浅拱的响应曲线进行几何、材料双重非线性有限元分析。用这两种方法分析了前三阶谐波缺陷对浅拱动力稳定性能的影响,其中动力临界荷载由B-R准则判定。主要结论有:材料粘弹性使浅拱动力临界荷载增大且结构响应曲线与弹性情况差别很大;二阶谐波缺陷影响显著,它使动力临界荷载明显下降且使得浅拱粘弹性动力临界荷载可能低于弹性动力临界荷载。     

含脱层损伤复合材料层合梁的冲击动力屈曲

针对含初始缺陷和脱层损伤的复合材料层合梁的轴向冲击动力屈曲问题进行了分析。基于Hamilton原理导出了考虑初始缺陷、轴向和横向惯性、横向剪切变形以及转动惯性影响时含脱层损伤复合材料梁的非线性动力屈曲控制方程;基于B-R准则,采用有限差分方法求解了受轴向冲击载荷作用下含脱层损伤复合材料梁的动力屈曲问题;讨论了冲击速度、初始几何缺陷、铺层角度以及脱层长度等因素对复合材料层合梁动力屈曲的影响。     

受弯脱层层板的局部失稳临界载荷的有限元分析

含脱层的复合材料层板承受弯曲载荷作用会产生跳跃失稳，还常常引起脱层扩展，从而导致结构失效。本文用基于一阶剪切层板理论的几何非线性有限单元法分析了受弯曲曲载荷作用下含脱层板的人稳的临界载荷。本文指出分叉失稳产生了跳跃失稳，而该跳跃失稳与浅圆拱或薄圆柱壳受向心压力作用下的跳跌 同，在整体平衡路径上没有一个极限点。本文对临界载计算结果比使用能量准则的结果要小，文中给出了原因。     

固支浅圆拱受子弹撞击的实验研究

本文报导了铝合金固支浅圆拱在子弹撞击下动力响应的实验研究,试验中采用应变片测量并由高速摄影得到试件变形的瞬态记录。实验结果表明,此类浅拱的动力响应不存在失稳现象;但在某一撞击速度区间内,拱的中心位移增加较快,拱的响应前期轴力可以忽略不计,而在后期则必须考虑。     

受火浅圆钢拱平面内跳跃失稳与弯曲行为分析

通过ABAQUS有限元数值模拟分析,考察了受火作用浅拱结构平面内的跳跃稳定和弯曲行为。针对温度与集中载荷共同作用的圆钢拱,进行了详细的参数研究,包括载荷比、端部约束刚度、结构几何等对结构行为的影响,讨论了材料塑性效应和热膨胀效应;并根据火灾下截面弯矩与轴力共同作用的广义屈服函数和跳跃失稳的定义判定浅拱的失效模式,对比了不同加载方式对结构临界温度的影响。研究结果表明:在静力载荷和火灾作用下,浅圆钢拱存在两种失效模式,即弯曲失效和跳跃失稳;载荷比由0.2增大到0.9时,结构的临界温度逐渐减小;当载荷比接近1时,微小的载荷增大,临界温度会发生急剧变化,即载荷比越大,钢拱的临界温度越低,抗火能力越弱;对于不同的约束情况,固支拱的抗火能力最强,铰支拱的抗火能力最弱;临界温度随结构几何参数单调变化;另外,静载荷与温度的加载顺序也会对结构的失效行为产生影响。     

弹性圆拱在考虑几何非线性和初始缺陷情况下的动力稳定性分析

本文由虚功原理建立弹性圆拱的平衡方程,用有限差分法对非线性偏微分方程组进行求解(Park法对时间进行差分)。在考虑几何非线性和初始几何缺陷情况下对铰支、固支圆拱在均布突加阶跃荷载作用下的动力稳定性进行分析。结果表明:圆拱中心角的大小、边界条件及初始缺陷幅值都对圆拱失稳模态有影响。文中分析了直接、间接两种失稳形式。并给出了不同初始缺陷及边界条件下圆拱中心角对比值Pd/Pa(Pd为动力稳定临界值,Ps为静力稳定临界值)的影响。     

弹性支持扁拱动力稳定性分析和变压器内线圈短路动稳定分析

本文采取脉冲载荷激励下弹支扁拱弹性动力稳定性的理论模型分析电力变压器内线圈短路动稳定问题.首先导出了脉冲载荷激励下弹支扁拱非线性运动积分微分方程级数解,给出了各平衡位置(奇点)的局部稳定(不稳定)性证明,导出弹支扁拱抗跳跃失稳的稳定性充分条件、判别公式和临界载荷;其次导出了短路载荷与脉冲载荷的相当关系,考虑内线圈各线匝(铜条)短路电动力到内线匝的传递,给出了内线圈短路动稳定临界电动力计算公式和动稳定判别方法;最后作出与实验结果的比较和算例.     

子弹撞击作用下固支浅圆拱的弹塑性动力响应

基于大变形动力学微分方程并利用有限差分离散分析,研究了子弹撞击作用下固支浅圆拱的弹塑性动力响应。通过对响应不同时刻内力分布特征的分析,阐明了圆拱的响应模式和变形机制。研究表明,弹塑性响应过程可分为六个阶段。在响应早期,拱的变形以塑性弯曲挠动由撞击点向拱根部传播为主;在响应后期,则主要以轴力主导下的轴向拉伸变形为主。在高速撞击下,塑性弯曲挠动的不均匀性可以引起浅拱的反向弯曲变形。固支浅圆拱的动力响应对撞击速度的某个变化范围非常敏感,在此范围内,撞击速度的较小增加可以导致响应的很快增长,但动力响应随撞击速度连续变化,未发生突然的跳跃失稳。本文中计算结果同实验数据吻合较好。     

不同铺层角含孔复合材料板的损伤研究

针对0o、45o、90o铺层角复合材料层合板的含孔结构损伤问题,提出了一种基于层合板各铺层孔边应力解析解的首次损伤载荷系数分析计算模型。根据非均匀各向异性层合板的弹性特性,采用复变函数曲线映射方法获取了层合板孔边界积分方程,计算获得了0o、45o、90o角度铺层层合板各铺层的孔边纤维主方向和垂直于纤维主方向的应力分量;采用Tsai-Hill强度理论,对层合板各铺层进行孔边首次损伤载荷系数计算。分析结果表明:试件左右两端面在受到均布拉伸载荷p的作用下,各铺层中具有90o铺层角的铺层首次损伤载荷系数最小,具有0o铺层角的铺层首次损伤载荷系数最大,说明具有90o铺层角的铺层最先出现损伤,对应铺层首次损伤出现在孔边90o方向区域。将计算值与现有文献结果进行比较,误差小于10%,二者具有较好的一致性。     

一种抛物线浅拱线性单元

为研究抛物线浅拱在复杂受力状态下的线性内力及位移,考虑拱的压弯耦合作用,基于力法和浅拱假定,对抛物线拱平衡方程、几何方程和物理方程进行了分析;求得了抛物线拱内力方程通解格式,构建了抛物线浅拱位移形函数。利用最小势能原理,构造了抛物线浅拱单元。算例表明,本文构造的抛物线浅拱单元计算的抛物线拱内力与理论解计算结果符合较好,在划分一个单元时最大相对误差仅为4.03%,可用于抛物线拱分析。     

两参数轴向冲击载荷作用下圆柱壳弹塑性动力屈曲

研究圆柱壳在两参数轴向冲击载荷下的弹塑性动力屈曲问题，基本控制方程由弹塑性连续介质中关于加速度的最小原理获得，本构关系采用增量理论。研究表明：屈曲过程可划分为两相，两相之间由临界时间ｔ表征，并分别讨论了应力波对屈曲的影响，压缩波与弯曲波的相互作用及几何尺寸，材料参数，初始缺陷，载荷峰值及持续时间等诸多因素与动力屈曲的关系。     

轴对称横观各向同性浅球壳受物体撞击的非线性动力响应分析

基于非线性扁壳理论和弹性接触力学,建立了横观各向同性浅球壳在其顶部受集中载荷作用的非线性运动微分方程,根据Hertz定律,考虑撞击物与浅球壳之间的弹性接触效应,确定了壳体顶部所承受的冲击力,它与撞击物的质量、初始速度、壳体的几何和物理性质等因素相关.对此非线性动力问题,采用正交配点法与时间增量法求解.算例中,讨论了撞击物的冲击速度、壳体的厚度及中曲面曲率半径对壳体所受冲击载荷及其位移响应的影响.     

低速冲击下压电层合板的非线性动力响应与疲劳损伤寿命分析

基于损伤力学,考虑压电效应、几何非线性和损伤演化的影响,建立了集中载荷作用下压电层合板的非线性运动微分方程,考虑撞击物与压电层合板之间的弹性接触效应,确定了层合板所承受的冲击力.对此非线性动力问题,采用有限差分法进行求解,且引入损伤层合板单元模型,采用有限元方法模拟了冲击荷载作用下压电层合板的损伤演化.算例中,讨论了撞击物的冲击速度、压电材料以及损伤对压电层合板非线性动力响应的影响,以及周期冲击荷载下冲击速度和压电材料对压电层合板疲劳损伤寿命的影响.     

并行多步法及其在两铰圆拱动力响应中的应用

本文在基于个人计算机的transputer并行处理子母板系统上提出了一种结构动力分析中适合于并行处理的对时间域积分的多步法——并行多步法。并用此方法对两铰弹性圆拱在矩形荷载作用下的动力响应进行分析。算例表明,对于四处理器系统算法加速比可达3.05,效率为76.25％。对圆拱的分析表明,当中心角之半θ_0较小时,矩形荷载作用完后圆拱在偏离原静止状态的位置附近自由振动。这主要是由于几何非线性所致。     

CFRP索斜拉桥的索-浅拱模型及面内自由振动分析

本文针对斜拉桥的受力特点,基于索和浅拱的经典动力学运动方程,结合拉索与浅拱之间的耦合边界条件,并且考虑两者的几何非线性,建立了斜拉桥的多索-浅拱面内自由振动模型。将浅拱分段处理,结合索、浅拱连接处的动态平衡条件,应用分离变量法,建立多索-浅拱模型的面内自由振动理论。以双索浅拱模型为例,求解其特征值问题。同时,建立了相应的有限元模型,有限元计算结果与本文理论分析吻合良好。最后针对CFRP索斜拉桥的关键参数,基于本文的索-浅拱理论,对面内自由振动进一步研究。研究表明：浅拱的矢高在一定范围内变化,仅对某一阶频率产生影响,而其他各阶频率几乎没影响;CFRP拉索能显著改善索-浅拱组合结构的基本动力学特性。     

非均质土层下基桩的动力稳定性研究

本文根据桩在轴向谐振力作用下，探讨了非均质层下基桩的动力稳定性问题，分析了各种地基土横向抗力系数K以及桩的几何特征，激振频率，桩土阻尼对桩动力稳定性的影响，结果表明，随地基土层的不同，基桩的动力不稳定区域将发生不同的变化，随桩径，桩长的增大，基桩的动力不稳定区域将逐渐减小，表明地基土的横向抗力对桩的动力稳定性起加强作用，桩土阻尼对基桩的动力稳定性影响较大，得出了一些有价值的结论，可为工程设计提供参考依据。