梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲分析

基于双参数弹性基础模型,研究了梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲问题. 首先,基于能量法与变分原理,给出了梯度弹性基础上正交异性薄板的屈曲控制方程,并得到了梯度弹性基础刚度系数K1 与K2的计算式;进而,通过将位移函数采用三角函数展开的方法,给出了单向压缩载荷作用下、四边简支正交异性弹性基础板屈曲载荷的计算式;在算例中,通过将该文的解退化到单纯的正交异性板,并与经典弹性解比较,证明了理论的正确性;最后,求解了弹性模量在厚度方向上呈幂律分布的梯度基础上的薄板屈曲问题,分析了基础上下表层材料弹性模量比与体积分数指数对屈曲载荷的影响.     

Karman型正交异性矩形薄板非线性弯曲的统一求解方法

本文对Karman型四边支承正交异性薄板在5种不同边界条件下的几何非线性弯曲进行了统一分析。所设的位移函数均为梁振动函数。它们精确地满足边界条件，利用Galerkin方法和位移函数的正交属性，转换控制方程为非线性代数方程。用“稳定化双共轭梯度法”求解稀疏矩阵线性方程组以及“可调节参数的修正迭代法”求解非线性代数方程组，最后给出了相应的数值结果。     

热载荷下粘弹性功能梯度材料薄板的准静态响应

由热粘弹性功能梯度材料的本构方程出发,利用Laplace变换,通过引进薄板的\"结构函数\"和\"热函数\",建立了各向同性薄板的数学模型.采用卷积双线性形式,给出了薄板准静态问题的简化Gurtin型泛函.在空域上和时域上分别采用Ritz法和Legendre插值法考察了温度变化和功能梯度对于薄板响应的影响.     

功能梯度压电材料板的有限元解

本文利用变分原理和功能梯度压电材料的本构关系、几何关系、板的边界条件等,推导出功能梯度板的有限元方程。其中考虑了横向剪切变形的影响,采用了板变形问题的Mindlin假设,板内电势设为声：Ф=ψ0（x,y）＋ψ1（x,y）z＋ψ2（x,y）z^2＋ψ1（x,y）g（z）,并假设材料的力学和电学常数均沿板厚度z方向按同一函数规律K=K^0f（z）变化,其中f（z）为任意的函数形式。为了验证本文方法的正确性,以功能梯度压电材料正方形板为例,使板所受的机械荷载和电荷载以及函数f（z）的形式与参考文献中所给出的相同,利用本文中提出有限元法计算了功能梯度板的电势和位移,所得结果与参考文献中的几乎一致。最后用此法计算四边简支,接地,线性梯度的PZT-4正方形板受均布荷载作用下的挠度和电势分布。     

等参数正交异性板平面问题的解法

关于文中指出了现有文献中具有等值复参数正交异性板的平面问题的一些错误,给出了相应正确的应力场和位移场表达式;并提出一种以各向同性板平面问题比拟正交异性板平面问题的方法。     

四边转角约束正交异性板的临界载荷

考虑横向剪切变形的影响和四边弹性转角约束的边界条件,给出了一种求解正交异性板临界应力的方法。弹性转角约束的极限情况就是简支和固支。应用本给出的方法,在几种退化的情况下,对若干矩形板进行计算,并与现有献进行了比较,结果吻合较好,从而验证了中给出的方法。     

Karman型F交异性矩形薄板非线性弯曲的统一求解方法

本方对Karman型四边支承正交异性薄板在5种不同边界条件下的几何非线性弯曲进行了统一分析.所设的位移函数均为梁振动函数.它们精确地满足边界条件,利用Galerkin方法和位移函数的正交属性,转换控制方程为非线性代数方程.用\"稳定化双共轭梯度法\"求解稀疏矩阵线性方程组以及\"可调节参数的修正迭代法\"求解非线性代数方程组,最后给出了相应的数值结果.     

纯弯正交异性双材料界面裂纹尖端应力场

对纯弯曲载荷作用的正交异性双材料界面裂纹尖端应力场进行了解析研究。通过复合材料断裂力学复变函数方法,构造了特殊的挠度函数;将控制方程化为广义重调和方程,基于边界条件得到了两个八元齐次线性方程组,推出了含两个实奇异指数的应力函数及界面裂纹尖端附近的弯矩、扭矩、应力、应变的计算公式。     

热载荷作用下功能梯度材料梁的热粘弹性弯曲

由记忆型非均匀热粘弹性材料的积分型本构关系出发,在时空可分离松弛函数假设和平截面几何假设下,通过引进\"结构热函数\",建立了FGM梁热粘弹性弯曲问题的数学模型及其简化Gurtin型变分原理.在热弹性参数沿厚度方向呈幂律形式变化和热粘弹性松弛函数空域部分沿厚度方向呈指数形式变化的情况下,借助Ritz解和解析解,研究了热载荷作用下材料组分对热弹性/热粘弹性挠度响应和应力分布的影响,发现了热应力反向分布现象.     

正交异性板条的渐近分析

本文阐明由三维薄弹性体的渐近分析导出各级精度板壳理论的基本方法.将多尺度分析用于板的内部区域和边界层区域导出应力,应变和位移等物理量的不同的无量纲小厚度参数ε的渐近展开式.与工程的方法不同,推导仅基于ε→0的渐近分析,对板的变形不做任何假定.给出正交异性板的平面应变渐近展开的具体列式,仅有一些常数待定.结果表明,内域解渐近级数的首项正是熟知的Kirchhoff板理论解.本文为内域解和边界层解的渐近匹配,从而正确表述圣维南原理并用以建立各级渐近解的边界条件进而求解的研究做好了准备.     

BENDING OF ORTHOTROPIC SANDWICH PLATES WITH A FUNCTIONALLY GRADED CORE SUBJECTED TO DISTRIBUTED LOADINGS

Based on the Reissner assumptions, this paper is concerned with the bending analysis of simply supported sandwich plates with functionally graded core and orthotropic face sheets subjected to transverse distributed loadings. First, the expressions of the displacements, stresses and internal forces of the sandwich plate are presented according to the constitutive relations and stress states of the core and face sheets. Then, the solutions of bending equilibrium equations are derived by expanding the deflection w, transverse shearing forces Q_x and Q_y with double trigonometric series that satisfy the simply supported boundary conditions. Finally, the proposed solution is validated by comparing the results with available elasticity solutions for a square sandwich plate with an isotropic core and finite element simulations for one with functionally graded core. The Young's modulus of the functionally graded core is assumed to be graded by a power law distribution of volume fractions of the constituents, and the Poisson's ratio is held constant. And the effects of the core's top-bottom Young's modulus ratio ? and volume fraction exponent n₀ on the variation of the displacements of the functionally graded sandwich plate are also examined.     

黏弹性地基上功能梯度材料板的振动分析

为研究黏弹性地基上功能梯度材料板的自由和强迫振动特性,基于Reddy高阶剪切变形理论以及由Shen导得的广义Karman型方程,用双重Fourier级数法推导了三参数黏弹性地基上四边简支功能梯度材料板自由振动和动力响应的解析解,计算了各模态自振频率和半波冲击载荷作用下的动力响应,讨论了材料组分指数、黏弹性地基参数、边厚比等因素对自由振动和动力响应的影响.结果表明,黏弹性地基的剪切和压缩刚度显著提升了功能梯度材料板的振动频率,减小了动力响应;另外,地基的黏性对振动频率和动力响应也有一定的影响.     

NONLINEAR DYNAMICS OF A FGM PLATE WITH TWO CLAMPED OPPOSITE EDGES AND TWO FREE EDGES

This paper deals with the nonlinear forced vibration of FGM rectangular plate with a boundary of two edges clamped opposite and the other two free. The plate is subjected to transversal and in-plane excitations. The present research treats the material properties of the FGM plates as temperature-dependent and graded continuously throughout the thickness direction, following the volume fraction of the constituent materials according to the power law. The temperature is assumed to be constant in the plane and varied only in the thickness direction of the plate. In the framework of geometrical nonlinearity the plate is modeled and the equations of motion are obtained on Hamilton＇s principle. With the help of Galerkin discretization, the nonlinear ordinary differential equations describing transverse vibration of the plate are proposed. By the numerical method, the nonlinear dynamical responses of the FGM plate with two clamped opposite and two free edges are analyzed.     

弹性地基上含孔隙功能梯度材料板的自由振动和动力响应

为研究弹性地基上含孔隙的材料特性沿厚度呈Sigmoid函数变化的功能梯度材料(S-FGM)板的振动特性,本文基于改进的Voigt模型,分别建立了孔隙为均匀分布和非均匀分布两种类型的功能梯度材料的物性参数模型.根据复合材料薄板理论导出了弹性地基上含孔隙的功能梯度材料板的运动方程,用伽辽金法寻求四边简支边界条件下板自由振动和动力响应的解析解;讨论了孔隙、弹性地基参数、材料组分指数等因素对S-FGM板自由振动和动力响应的影响.结果表明:孔隙对板自振频率的影响比较复杂,不仅与孔隙率的大小和分布形式有关,还与弹性地基参数有关;当有弹性地基作用时,板的量纲归一化基频随着孔隙率的增大而提高,并且孔隙均匀分布的S-FGM板与孔隙非均匀分布的情况相比,其量纲归一化基频更高;孔隙增大了板的动力响应,其中孔隙为均匀分布的板的动力响应对孔隙率的变化更为敏感.     

功能梯度简支矩形板的非线性动力响应

研究了功能梯度简支矩形板在横向简谐激励作用下的非线性动力响应问题.采用幂律分布规律描述功能梯度材料的等效材料参数,基于Galerkin法建立了系统广义坐标的常微分控制方程.利用平均法得到了系统的幅频响应特性,分析了功能梯度矩形薄板的非线性主共振特性.数值算例验证了平均化方法的正确性,揭示了功能梯度平板主共振响应中的多值性和跳跃现象;同时分析发现初始条件会改变功能梯度平板主共振的响应幅值.最后讨论了功能梯度材料的梯度指数对系统幅值响应的影响.     

功能梯度材料剪切板屈曲后的自由振动

基于Reddy高阶剪切变形理论和广义Kámán型方程,对热环境中功能梯度材料剪切板屈曲后的自由振动进行了分析,分析中同时考虑材料热物参数对温度变化的依赖性及热传导.数值算例给出均匀和非均匀温度场中功能梯度材料剪切板在轴向压缩荷载作用下的振动特性,并讨论了材料组分指数、温度场等参数变化所带来的影响.     

剪切变形对FGM圆板轴对称屈曲的影响

基于一阶剪切变形板理论，推导了功能梯度材料圆形板在边界面内均布压力作用下的轴对称屈曲方程。在推导过程中，忽略了前屈曲耦合变形。利用一阶板理论与经典板理论屈曲方程之间在数学形式上的相似性，得到了一阶板理论下功能梯度材料圆板与经典板理论下均匀圆板临界屈曲载荷之间的解析关系。利用这个解析关系，可以直接从已有的较为简单的经典理论的结果，获得一阶板理论下功能梯度材料板的临界屈曲载荷。     

正交各向异性功能梯度圆柱壳的应力分析及材料剪裁

假设正交各向异性功能梯度材料的弹性系数沿圆柱壳的径向按照任意连续函数变化,采用应力函数法和加权残值法导出了圆柱壳在非轴对称载荷作用下应力分析的一种新的数值解.建立了圆柱壳内部应力状态给定时材料剪裁问题的基本方程,提出了实现圆柱壳内部一种特殊的应力分布时所需要的材料弹性系数沿径向变化的解析解.通过数值算例验证了本文所导出的应力分析的数值解的正确性和收敛性,分析了弹性系数沿径向的变化对圆柱壳内部应力分布的影响.数值算例还给出了实现圆柱壳内部环向应力和切应力沿径向均匀分布时功能梯度材料的弹性系数沿径向的三种不同变化形式.所得研究结果可为正交各向异性功能梯度材料圆柱壳的设计提供一定的参考,同时材料剪裁的解析结果也可作为其他数值方法计算结果验证的考题.