复合材料多层板壳自振频率受迫振动及临界载荷的加权残数解

本文在文献［１］的基础上，将加权残数法用于求解复合材料多层板壳的自振频率、受迫振动及临界载荷，导出了相应的关系式。文中给出了算例并与解析解进行了对比。结果表明，本文方法简便，计算精度可以满足工程实际要求     

复合材料多层板壳有限元研究现状

复合材料常常以多层板、多层壳(夹层板和夹层壳可以看作多层板和多层壳的特例)的结构形式承载。复合材料板壳结构具有如下的特点: 1.非均质性首先,就每一层来说,都由两种或两种以上的材料构成,因而是非均质的。其次,不同层的纤维取向、纤维含量、厚度,甚至纤维种类和树脂种类都可能不同,因而不同的层更是非均质的。我们通常称前者为层内非均质性,后者为呈层性。      

变角度纤维复合材料圆柱壳的轴压屈曲

变角度纤维复合材料的纤维方向角可沿铺层面内连续变化,因此相应结构的性能具有更高的设计灵活性和更大的优化空间．本文假设纤维方向角沿圆柱壳的轴向呈正弦函数变化,对变角度纤维复合材料圆柱壳在两端简支边界条件下的轴压屈曲问题进行研究．基于Donnell经典壳体理论,推导变角度纤维复合材料圆柱壳的前屈曲控制方程并运用伽辽金法进行求解,然后采用瑞利里兹法求解屈曲问题．通过和现有文献及有限元数值结果的对比,验证了本文模型的收敛性和正确性,通过数值算例分析了纤维起始角和终止角的变化对圆柱壳的屈曲临界荷载的影响．本文的研究结果可为变角度纤维复合材料圆柱壳的分析和设计提供一定的参考．     

四边简支正交各向异性圆柱扁壳的后屈曲和非线性振动

本文在几何非线性三维弹性理论的基础上,通过量级分析导出了考虑横向剪切效应的正交各向异性纤维增强复合材料扁壳的基本方程,并应用伽略金方法求得了四边可动简支正交各向异性圆柱形扁壳后屈曲变形和非线性自由振动问题的数值解。计算结果表明:对于复合材料而言,横向剪切效应是值得注意的。     

复合材料结构几何非线性分析

本文采用退化的等参壳元分析了复合材料板、壳结构的几何非线性特性。数值计算表明：与各向同性材料不同,即使在很小的载荷和挠度下,几何非线性对复合材料结构的影响也是相当显著的。     

复合材料夹芯壳的振动分析

提出一种改进的一阶剪切变形理论，用于分析复合材料夹芯壳的动力问题，通过有限元分析，得到了夹芯壳振动的动力方程，给出了处理阻尼矩阵的方法，数值分析与实验结果的对比表明计算具有较好的精度，本文的最后给出了减振效果受夹芯剪切模量Ｇ、阻尼损耗因子β和夹芯厚度ｈｃ等因素的影响曲线，可作为优化设计的参考。     

丝束变角度复合材料板壳结构静动力问题研究进展

近年来随着先进自动铺丝技术的发展,生产材料特性随空间位置连续变化的丝束变角度(Variable Angle Tow, VAT)复合材料已成为可能．由此制备的新型复合材料板壳结构不仅具有比传统结构更强的可设计性,而且在提升结构效率方面显示出极大的优越性,是实现航空航天工业装备高性能、轻质化发展的新的重要途径．然而,自动铺丝技术使VAT复合材料板壳结构具有了一般各向异性及面内变刚度特性,给其静动力学问题的分析带来了极大的困难．因此,发展针对该种新型变刚度复合材料板壳结构的力学模型和计算方法至关重要,这也是深入理解其复杂的力学响应机制并进一步促进其在航空航天工程中广泛应用的前提和基础．本文旨在总结近年来有关VAT复合材料板壳结构静动力问题的研究进展,着重从理论分析模型和数值计算方法等方面来简述其最新研究成果,最后讨论了目前VAT复合材料板壳结构静动力问题研究的局限性,并对未来的理论研究进行了展望．     

一种复合材料的大挠度曲梁单元

本文研究了加劲壳的非线性有限元分析方法,提出了一种梁元素来模拟加筋。该元素具有曲轴线,任意形状的薄壁剖面和任意铺层方式,与三维退化曲壳元素完全协调,相对于壳中面可以有偏心,所分析的结构可以是层合复合材料加劲壳或各向同性材料单层加劲壳。     

边界元法在求解复合材料力学问题中的应用

本文讨论了边界元法在求解复合材料的微观力学、宏观力学和结构力学问题中的应用,并指出边界元法用于分析复合材料及其结构的力学问题的优点和局限性。      

爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力屈曲

研究计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在爆炸冲击载荷作用下的非线性轴对称动力屈曲问题。通过在复合材料层合扁球壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入R.H.Cole理论的爆炸冲击力,得到爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力控制方程,应用Galerkin方法得到用顶点挠度表达的爆炸冲击动力响应方程,并采用Runge-Kutta方法进行数值求解,采用Budiansky-Roth准则确定冲击屈曲的临界载荷,讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,此方法是可行的。     

Iterative method for large deflection nonlinear problem of laminated composite shallow shells and plates

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｍｏｄｅｒｎｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃｓｏｆｃｏｍｐｌｅｘｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｓｂｅｎｈｉｇｈｌｙａｄｖａｎｃｅｄ,ｉ...     

矩形脉冲作用下复合材料层合扁球壳的冲击屈曲分析

研究了计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在矩形脉冲载荷作用下的非线性动力屈曲问题;采用Galerkin方法得到以顶点挠度表达的动力响应方程,并用Runge-Kutta方法进行数值求解,应用Budiansky-Roth准则(简称B-R准则)确定冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何尺寸和物理参数对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,该方法是可行的.     

复合材料层合板壳非线性力学的研究进展

复合材料层合板壳是由多种组分材料组合而成.与单一材料的板壳结构相比,它无明确的材料主方向,各层间材料间断和不连续,具有明显的几何非线性和材料非线性等新的特点.其失效模式也远比单一材料的情况复杂,具有如基体开裂、脱胶、分层、分层裂纹偏转、多分层以及分层传播等多种模式.各国学者基于不同的考虑,提出了多种方法研究复合材料层合板壳的失效.首先,在简要介绍了层合板壳线性力学基本理论的基础上,重点回顾了层合板壳结构非线性力学几种基本理论发展的过程,主要阐述了经典大挠度非线性理论、一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论、锯齿理论、广义分层理论的理论体系及基本公式,并对几种理论之间的联系和差异进行了总结;其次,介绍了当前层合结构非线性领域的研究进展,综述了典型复合材料板壳结构的失效机理及优化设计、复合材料板壳结构在复杂环境下的破坏机理、复合材料板壳结构的物理非线性、含脱层纤维增强复合材料板壳结构的破坏机理等各研究热点的最新研究成果;最后,对该领域未来的研究方向进行了展望.     

Nonlinear vibration analysis of laminated shallow shells with clamped cutouts by the R-functions method

In present work, an effective method to research geometrically nonlinear free vibrations of elements of thin-walled constructions that can be modeled as laminated shallow shells with complex planform is applied. The proposed method is numerical–analytical. It is based on joint use of the R-functions theory, variational methods, Bubnov–Galerkin procedure and Runge–Kutta method. The mathematical formulation of the problem is performed in a framework of the refined first-order shallow shells theory. To implement the developed method, appropriate software was developed. New problems of linear and nonlinear vibrations of laminated shallow shells with clamped cutouts are solved. To confirm reliability of the obtained results, their comparison with the ones known in the literature is provided. Effect of boundary conditions is studied.     

Analysis of nonlinear dynamic response and dynamic buckling for laminated shallow spherical thick shells with damage

Based on the nonlinear theory of shallow spherical thick shells and the damage mechanics, a set of nonlinear equations of motion for the laminated shallow spherical thick shells with damage subjected to a normal concentrated load on the top are established. According to Hertz law, the contact force acted upon the shells is determined due to the impact of a mass, and it is related to the mass and initial velocity of the striking object, the geometrical and physical character of the shell. By using the finite difference method and the time increment procedure, the nonlinear equations are resolved. In the numerical examples, the effects of the damage, the initial velocity, and mass of the striking object, the shells’ geometrical parameters on the dynamic responses and dynamic buckling of the laminated shallow spherical thick shells are discussed. Research of Y. Fu, Z. Gao and F. Zhu was supported by National Natural Science Foundation of China (No. 10572049).     

The design of a test rig for combined loading of circular plates and shallow shells

This note describes a method for testing circular plates and shallow shells under combined in-plane and lateral-pressure loading. Some basic considerations and details of the design of a test rig are discussed and it is shown that the system used makes it possible to study yielding and post-yielding of circular plates and shallow shells. Typical test results for a shallow shell are shown. It is suggested that the design of the test rig and the test method should prove useful for experimental verification of theoretical predictions in engineering plasticity and stability.     

含孔曲板弹性波散射与动应力分析

基于敞口浅柱壳弹性波动方程及摄动方法，对无限大含孔曲板弹性波散射及动应力问题进行了分析研究，将经典薄板弯曲波动问题的分析解作为本问题的主项，给出了在稳态波下孔洞附近散射波的零阶渐近解。建立了求解含孔曲板弹性波散射与动应力问题的边界积分方程法，利用积分方程法可获得问题的近似分析解。并给出了无限大曲板圆孔附近动应力集中系数的数值结果，且对计算结果进行了分析与讨论。     

On the nonlinear stability of symmetrically laminated cylindrically orthotropic shallow spherical shells

In this paper,the large deflection theory of symmetrically laminated cylindricallyorthotropic shallow spherical shells is established.Based on this theory,applying themodified iteration method,the analytic solution for critical buckling loads of the shells withrigidly clamped edges under actions of uniform pressure has been obtained.