载电流结构磁弹性屈曲的矢量势方法1）

强磁体特别是超导磁体中，线圈的磁弹性屈曲已成了该类磁体设计的中心问题．著名学者Ｋ．Ｍｉｙａ提出的基于矢量势的有限元方法，是解决复杂磁体屈曲问题的有效方法．但其中一个重要的基本关系——由于线圈变形引起的电流密度矢量方向的变化，Ｋ．Ｍｉｙａ并未解决．本文提出了由于变形导致的电流矢量方向变化的普遍表达式，从而完善了计算磁弹性屈曲问题的矢量势方法，使之适用于各类复杂磁体的计算．然后，具体计算了几个托卡马克超导环形场线圈的临界屈曲电流，并和Ｍｉｙａ的实验和数值结果进行了比较．结果是相当令人满意的     

托卡马克超导环形场线圈的磁弹性屈曲

基于扰动矢势理论和静态势能原理,应用有限元方法,求解了托卡马克超导环向场线圈的磁弹性屈曲的临界电流,重点考察了线圈面内巨大的磁感应张力和电流矢量的扰动历史对环向场线圈稳定性的影响。     

横向磁场激励下铁磁梁式板的混沌运动分析

在磁体力分布的磁弹性理论模型和磁场准静态假定模式基础上，对于处在周期时变磁场 中的不可移简支铁磁梁式板非线性磁弹性动力特性进行定性与定量分析．首先利用磁场的摄 动技术和结构变形的模态法，导出了关于模态坐标的非线性动力方程；然后利用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方 法，从理论上给出这一磁弹性动力系统可能出现混沌运动的必要条件及参数范围；最后采用变 步长Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ数值积分方法对其磁弹性相互作用的混沌现象进行了定量搜索与模拟，并 利用其轨迹的Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面图与Ｌｉａｐｕｎｏｖ指数加以判断．结果表明磁弹性简支梁式板在横 向周期时变磁场中存在混沌吸引子，且在机械阻尼很小时其混沌吸引子表现出稠的特性．     

软铁磁薄板磁弹性屈曲的理论模型

铁磁弹性薄板的磁弹性屈曲问题一直作为电磁——弹性力学相互作用的一个基本模型进行研究，而作用在其磁介质上的磁力计算则是定量理论预测准确与否的关键．到目前为止，文献上已有的理论模型对悬臂铁磁梁式悬臂板在横向磁场中磁弹性屈曲的理论预测值始终高于实验值，有的甚至相差１００％左右．本文基于电磁力计算的微观安培电流模型，严格给出了软铁磁薄板等效横向磁力的宏观计算表达式．在此基础上，建立了电磁——力学相互耦合作用的非线性理论模型．该模型能描述铁磁薄板结构在非均匀横向磁场环境中的磁弹性失稳（或屈曲）．其定量分析采用了有限元法和有限差分法相结合．数值结果显示：本模型给出的磁弹性屈曲的临界磁场值与实验值符合良好．与此同时，文中还对文献中认为较成功的Ｍｏｏｎ－Ｐａｏ模型的基本假设进行了分析．定量结果发现：Ｍｏｏｎ－Ｐａｏ理论模型的基本假设仅在梁式板的长厚比Ｌ／ｈ比较大时（约在２００左右），是可以接受的，而当Ｌ／ｈ较小时，该假设将导致理论值与实验值的较大误差．Ｌ／ｈ比值越小，理论值与实验值的误差越大     

带铁磁薄膜悬臂板的磁场微感应器磁弹性特征研究

对于在可变形非磁材料悬臂梁式板单表面粘贴可磁化材料薄膜所构成的磁场微传感器件结构,研究了其处在磁场环境中的磁弹性弯曲变形的磁场-力学特征。为此,建立了由有限元方法分析磁场与有限差分法计算挠曲变形相结合来计算其结构在磁场中产生磁弹性变形的定量分析程序。在此基础上,对于这一微传感结构的算例给出了其结构变形随外加磁场环境变化的磁场-挠度特征关系等定量结果。结果表明：微传感器件不仅可以测量出磁场的大小,而且给出了测量磁场矢量方向的可能性。     

压电层合板柱形屈曲

导出了压电介质弹性稳定性问题的控制微分方程，提出了压电层合板柱形屈曲的数学弹性力学解法．由于最后所得特征值问题的复杂性，屈曲临界载荷必须数值求解．文中对不同压电材料的双层极作了具体计算，考查了压电性对屈曲载荷的影响．     

软铁磁材料平面裂纹问题的耦合场

由磁弹性问题的线性化理论导出磁场下平面软铁磁体问题的控制方程和复势解。利用复势解和奇异积分方程方法,对面内磁场和远场载荷作用下的含裂纹无限大软铁磁平面问题进行了求解,得到耦合场的解。并对不同磁力模型的结果和磁场与机械载荷共同作用下的裂尖应力强度因子进行了讨论。     

斜磁场中矩形铁磁薄板的几何非线性磁弹性行为分析

基于复杂磁场中铁磁介质磁弹性广义变分原理,给出了包含磁场、铁磁薄板几何非线性的一组基本方程,并对斜磁场中铁磁薄板的磁弹性弯曲问题进行了分析．根据铁磁板内磁场分布特点定性分析了铁磁薄板所受磁力的特征,建立了考虑铁磁板磁场端部效应以及耦合非线性、几何非线性的磁弹性有限元模型,数值模拟了铁磁薄板的磁弹性耦合弯曲特性并给出铁磁悬臂、简支薄板随磁场倾角变化的磁弹性弯曲变形特征等,数值结果与定性分析结果吻合良好．     

平面圆形线圈的磁弹性屈曲

本文以 Tokamak 装置中的角向场线圈为背景,导出了平面圆形线圈在周向和横向磁场作用下的磁弹性屈曲条件。发展了 F.C.Moon 的结果。     

层电层合板柱形屈曲

导出了压电介质弹性稳定性问题的控制微分方程，提出了压电层板柱形屈曲的数学弹性力学解法，由于最后所得特征值问题的复杂性，屈曲临界载荷必须数值求解。文中对不同压电材料的双层板作了具体计算，考查了压电性对屈曲载荷的影响。     

电磁弹性动力学初边值问题12类变量广义变分原理

基于Yao建立的电磁弹性固体广义变分原理,运用关于非传统Hamilton型广义变分原理的方法,建立了电磁弹性动力学初边值问题的12类变量广义变分原理,可反映该问题的全部特征,其独立变分变量为该问题的全部变量,即位移、速度、动量、应变、应力、电位移、磁感应强度、电场强度、磁场强度、电标量势、磁标量势和磁矢量势.本文建立的...     

载流圆锥薄壳的磁弹性应力与变形分析

在建立旋转壳体的非线性磁弹性运动方程的基础上,研究了电磁场和机械载荷联合作用下载流圆锥薄壳的磁弹性效应．通过算例,得到了载流圆锥薄壳的位移及应力与通电电流强度之间的关系．解决了圆锥薄壳顶点处的奇异性问题,给出了轴对称条件下的数值解．计算结果表明：改变通电电流强度,可以改变载流圆锥薄壳的应力与变形状态,达到控制圆锥薄壳的受力与变形的目的．     

跨内支撑杆及阶梯杆屈曲的一种解析法分析

针对跨内含支撑的杆和变截面阶梯杆的弹性屈曲问题，提出一种分段作屈曲分析再叠加重组的分析方法．首先在杆两端引入横向和旋转弹簧，用以模拟弹性边界条件．其次建立两端弹性约束杆屈曲方程的通用形式，并通过屈曲方程求得几种边界约束杆端部弹性刚度因子的解析表达式．最后，建立拆分杆段连接处的平衡方程和协调条件，综合杆段的屈曲方程和节点的补充刚度条件得到整个杆件的屈曲方程，从而求得临界力．本文还提出一种基于泰勒展开求解屈曲特征方程近似根的方法．算例中将本方法所得结果与既有文献和有限元软件计算结果对比，验证本方法的适用性和准确度．所提方法属于解析方法，得到简洁、严密和易用的解析公式，可为多跨结构和变截面杆件的屈曲分析提供新参考．     

S型功能梯度扁球壳非线性屈曲的渐近分析

本文利用渐近迭代法获得了边界弹性支撑的功能梯度扁球壳的非线性屈曲问题的理论解．假设材料组分体积分数沿壳体厚度方向呈sigmoid幂函数变化,边界上考虑一般的弹性支撑约束．基于经典的薄壳理论和几何非线性关系,导出了S型功能梯度扁球壳的非线性屈曲问题的控制方程．采用渐近迭代法通过两次迭代得到了无量纲挠度和均布荷载之间的非线性特征关系．通过与已有有限元方法和其他数值方法的结果对比,验证了本文解的有效性和高精度．同时,通过计算阐述了缺陷因子、材料参数、边界约束系数及特征几何参数对壳体临界屈曲荷载的影响．     

基于单轴数据决定橡胶类材料多轴刚性化有界超弹性势

指出表征橡胶类材料应变刚化效应的现有超弹性模型涉及应变能无穷发散困难,提出新方法解决该困难。基于对数应变不变量的多轴扩张和多轴匹配步骤,建议直接构造橡胶类材料大变形弹性势的显式直接方法。该方法从单轴应力-应变关系直接得到多轴弹性势,所得结果避免了现有各方法决定待定参数组的复杂数值计算,能够准确描述应变刚性化效应,且给出有界弹性应变能,从而避免了前述发散困难。数值结果表明,从单轴数据所得到的弹性势可同时很好的拟合平面应变拉伸(剪切)数据以及等双轴拉伸数据。     

线圈炮电枢（圆柱壳）的屈曲分析

对线圈炮的电枢在径、轴向复合非均布电磁荷载作用下的弹性屈曲问题进行了有限元分析。采用八节点等参元，建立了圆柱坐标下的计算模型，给出了电磁力的计算，处理了剪切锁定与荷载移置等问题，编写了完善圆柱薄壳的屈曲分析程序ＳＢＴ。并对某五级炮的电枢进行了计算，获得了三个典型时刻的临界荷载。     

30CrMnSiA钢板表面塑性损伤的激光检测

本文根据激光衍射谱谱面光强分布随塑性损伤的变化规律，用３０ＣｒＭｎＳｉＡ材料进行了实测，给出了应变与损伤变量Ｄ（Ｋ）的关系曲线，并对加载和卸载条件下的Ｄ（Ｋ）～ε曲线进行了比较。结果再次表明，用衍射光强比来定义损伤变量是可行的；该方法检测方便，计算简单，具有较高的精度，可望成为塑性损伤检测的一种有效方法；３０ＣｒＭｎＳｉＡ材料沿垂直于轧制方向拉伸的力学性能及损伤状态优于平行轧制方向，且用空穴面积百分数Ｆ＿Ａ得到验证；弹性变形对塑性损伤的影响可以忽略不计。     

有限厚度、大压入的球压试验材料力学响应

针对磁场环境中受机械载荷作用变厚度载流旋转壳体热磁弹性问题，基于薄壳的几何方程、物理方程、运动方程、电动力学方程，建立其热磁弹性基本方程．应用线性化方法，得到了关于热磁弹性问题的线性迭代方程，转化为包括8个基本未知量的标准型方程组．关于载流旋转壳体，给出Lorentz力表达式，导出了温度场及温度场积分特征值．分析了变厚度锥形旋转壳体应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律，并通过数值模拟对理论分析进行了验证．研究结果可为载流旋转壳体热磁弹性问题研究提供理论参考．     

变厚度载流旋转壳体的热磁弹性分析

针对磁场环境中受机械载荷作用变厚度载流旋转壳体热磁弹性问题，基于薄壳的几何方程、物理方程、运动方程、电动力学方程，建立其热磁弹性基本方程．应用线性化方法，得到了关于热磁弹性问题的线性迭代方程，转化为包括8个基本未知量的标准型方程组．关于载流旋转壳体，给出Lorentz力表达式，导出了温度场及温度场积分特征值．分析了变厚度锥形旋转壳体应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律，并通过数值模拟对理论分析进行了验证．研究结果可为载流旋转壳体热磁弹性问题研究提供理论参考．     

基于滑移界面耦合技术的旋转电机磁场仿真方法

提出了一种基于滑移界面耦合技术的旋转电机磁场仿真方法。首先,对旋转电机问题建立等效弱形式,用Lagrange乘子法施加Coulomb规范条件和滑移界面处的磁矢势连续性条件;然后,采用混合单元方法离散整个求解域中的未知量,采用棱边单元法离散滑移界面处的Lagrange矢量乘子,并采用多点约束法耦合滑移界面处的Lagrange标量乘子自由度,该方法无须在旋转电机模型的非匹配网格中构建生成树,即可自动保证磁矢势解的唯一性;最后,采用旋转线圈案例和简化的永磁同步电机案例验证了本文方法的有效性。