空间弹性细杆在扭矩作用下的屈曲

用有限元方法研究了三维弹性细杆在扭矩作用下的屈曲.利用自然坐标形式的细长空间曲杆的能量方程和2节点12个自由度的自然坐标形式的三维曲梁单元,采用特征值分析方法,研究分析了同时受有轴力和扭矩作用时的空间弹性细杆的屈曲问题.数值结果与存在的理论解极为吻合.具有一定曲率和挠率的空间细长曲杆,其临界扭矩值与扭矩的指向有着极其明显的关系.     

复合材料波纹梁盒段耐撞性的数值模拟

运用MSC/DYTRAN有限元软件,结合参数等效的方法对复合材料波纹梁盒段的碰撞过程进行了数值模拟,获得了波纹梁盒段碰撞时的破坏过程、载荷-时间曲线、能量吸收能力等数据,将计算结果与M.A.McCarthy的试验结果进行对比,可以发现两者比较吻合。从而说明采用参数等效的方法可以得到复合材料结构耐坠撞性设计中需要的数据。     

压电智能结构荷载识别方法的研究

采用压电智能结构实测荷载的输出响应，基于BP神经网络与有限元逆分析提出一种识别荷 载位置及大小的方法. 首先在结构的不同位置施加单位荷载由有限元方法计算得到网络的学 习样本，经网络作逆分析识别荷载位置，继而通过有限元逆逼近方法确定荷载大小的最小二 乘解. 数值算例表明，该方法计算速度快、精度高，不受结构几何形状和边界条件的限制， 用于识别实际压电智能结构不确定荷载的位置及大小是可行的.     

Lamb波理论及层合板冲击损伤的实验研究

从理论上分析了板中Lamb波信号的传播特性,并给出Lamb波在板中传播的频散方程。理论分析及实验均表明,Lamb波的频散特性与复合材料结构损伤有着直接的联系,而且最低阶的对称和反对称Lamb波模态对层合板的损伤比较敏感,但应用Lamb波的频散效应监测结构的损伤在检测技术上还难以实现。根据板中导波形成Lamb波的共振原理,板中应力波的幅频特性很大程度上反映了Lamb波的谐振特征。因此,利用压电元件的压电阻抗谱分析应力波的各阶模态频率及振幅对结构损伤的变化,能够反映材料内部损伤与Lamb波的频散特性。文中针对表面粘贴压电元件的层合板智能结构,建立了包含Lamb波谐振模式的压电阻抗计算模型。冲击损伤试件的实验表明,由于结构损伤的出现压电阻抗谱中的模态频率及其阻抗幅值等特征信息将发生变化。因此,引入应力波损伤因子可以对结构冲击损伤的存在和程度进行初步评价。该方法基于结构的机-电动态阻抗特性,不受结构的几何形状限制,测试用的压电元件成本低,方法简单可行,有望在智能结构的健康诊断方面获得应用。     

基于微分求积法的逐步积分法与常用时间积分法的比较

微分求积法具有数学概念简单、精度高和计算时间少等优点,是一种不断受到重视的数值方法.目前微分求积法在方法本身的研究已经相当充分和成熟,而应用方面的研究则大多集中在边值问题的求解,本文的研究集中在采用微分求积法求解动力学初值问题方面.先介绍了一种新近提出的逐步积分方法,该方法基于一种特殊的节点分布的微分求积法.然后通过理论分析与几种常用的时间积分方法进行了稳定性、精确性和计算量的比较.最后计算了一个双质点系在强迫力下的瞬态响应.比较结果表明新近提出的逐步积分方法具有无条件稳定、高精度和计算量少的优点.     

一种新的大位移井钻柱几何非线性分析方法

提出了基于实测的井深及相应的井斜角和方位角来获得确保井内钻柱参考构形长度不变的井眼轴线插值方法．当以空间大位移井的井眼轴线为钻柱的参考构形时,钻柱内的初始内力可以由井眼轴线的曲率和挠率确定．利用基于在空间自然坐标系下的包含所有单元刚体位移和常应变模式的位移函数,严格地按虚功原理推出了具有初始曲率和挠率的钻柱单元内由初始内力所引起的等效节点力计算公式,为大位移井钻柱的几何非线性处理提供了理论依据．澄清了钻柱有限元分析中的若干基本概念．为随后进行的以井眼轴线为参考构形的小变形分析,计算钻柱的自重和基于自然坐标系下的线性刚度矩阵及一致载荷列阵提供了保证．     

Cu∶CdS/TiO2的制备及其光电化学性能研究

采用水热法制备(001)晶面裸露的TiO2纳米片阵列薄膜,并采用水热法进行CdS纳米颗粒复合,探讨不同水热反应时长对复合薄膜结构及性能的影响.为了提高复合薄膜的光电化学性能,在水热反应过程中引入Cu前驱体,并探讨不同掺杂浓度对复合薄膜性能的影响.研究结果表明Cu元素掺杂有效拓宽了CdS复合TiO2纳米片阵列薄膜(CdS/TiO2)的光吸收范围,并且提高了CdS/TiO2的光电化学性能.当水热反应3h,Cu掺杂浓度为1∶1 000时,CdS/TiO2的光电性能达到最佳.     

反求压电薄板智能结构荷载的有限元逆逼近方法

基于压电薄板智能结构提出一种有限元逆逼近反求结构荷载参量的方法，逼近目标函数以压电电荷响应为参量，迭代初值采用单位荷载预逼近方法；数值算例表明了该方法的有效性，可用于解决压电智能结构的荷载识别问题。     

可控薄弱环节复合材料圆柱壳的耐撞性研究

为了验证SMA可控薄弱环节的效果,制作了含有与不含有SMA丝的玻璃/环氧复合材料圆柱壳试验件,并对其进行了准静态轴向压缩试验,比较了各种试件的峰值载荷、平均载荷以及吸能能力。试验结果表明,可控薄弱环节不但可以降低试件的峰值载荷,而且能够改善复合材料结构的耐撞性能,有望解决传统复合材料吸能结构设计中静强度(刚度)与耐撞性之间的矛盾问题。     

斜直圆筒内基于Euler-Rodrigues参数的细长杆螺旋屈曲研究

基于Euler-Rodrigues参数描述受约束细杆的后屈曲变形状态,建立相应的能量泛函,导出非线性平衡微分方程及接触力表达式.采用有限元法对能量泛函进行分析计算,通过与现有文献中数值、理论结果比较,验证了公式和求解过程的正确性.结合算例,揭示了正弦屈曲模态与螺旋屈曲模态之间的转化过程,证实了在受约束细长杆的后屈曲响应中存在不同屈曲模态之间的互相转变.