基于平板振动精确化方程求解动应力集中问题

基于文献[8]给出的平板弯曲振动精确化方程,对含圆孔平板中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究.文中给出了分别基于Mindlin板与精确化板方程在不同参数下圆孔动弯矩集中系数的数值结果,并对结果进行了对比分析和讨论.结果表明:在较低频率和薄板情况下,基于文献[8]的方程与基于Mindlin板理论得到的动弯矩结果是基本一致的;在较高频率和厚板情况下,基于文献[8]的方程与基于Mindlin板理论的动弯矩结果相差较大,最大值超出可达16%.由于文献[8]给出的平板振动精确化方程是在没有任何工程假设条件下得到的,因此其分析计算结果更精确一些.      

Dynamic stress concentrations in thick plates with two holes based on refined theory

Based on complex variables and conformal mapping, the elastic wave scat- tering and dynamic stress concentrations in the plates with two holes are studied by the refined dynamic equation of plate bending. The problem to be solved is changed to a set of infinite algebraic equations by an orthogonM function expansion method. As examples, under free boundary conditions, the numerical results of the dynamic moment concen- tration factors in the plates with two circular holes are computed. The results indicate that the parameters such as the incident wave number, the thickness of plates, and the spacing between holes have great effects on the dynamic stress distributions. The results are accurate because the refined equation is derived without any engineering hypothese.     

采用精确化理论求解厚板任意形开孔动应力集中

摘要：本文基于复变函数与保角映射法,采用平板弯曲振动精确化方程[9],对含任意形开孔平板中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究。利用正交函数展开的方法将待解的问题归结为对一组无穷代数方程组的求解。作为算例,计算了自由边界条件下圆孔和椭圆孔的动弯矩集中系数的数值结果,并对板厚与孔径比对动弯矩分布的影响做了分析研究。结果表明：入射波数、平板厚度和椭圆偏心率等参数对动弯矩的分布都有很大的影响。在较低频率和平板较薄的情况下,基于文献[9]的方程与基于Mindlin板的动弯矩结果在数值分布上是基本一致的;在较高频率和平板较厚的情况下,基于文献[9]的方程与基于Mindlin板的动弯矩结果在数值分布计算结果相差较大。由于文献[9]给出的平板振动精确化方程是在没有任何工程假设条件下得到的,因此本文的分析计算结果更精确一些。     

基于厚板拉伸振动精确化方程求解动应力集中问题

过去,对拉伸平板考虑应力集中的工程设计多借鉴弹性力学平面问题分析求解结果,例如弹性力学Kirsch问题的解或弹性动力学平面问题的解．基于厚板拉伸振动精确化方程,对含圆孔平板中弹性波散射与动应力集中问题进行了研究．研究结果表明:1) 两种模型得到的开孔附近的应力是不同的;2) 当入射波波数变大或者说入射波频率变高时,动应力集中系数最大值趋于单位1．含孔平板拉伸振动的动应力集中系数最大值达到3.30,以及基于弹性动力学平面问题模型得到的结果为2.77．对数值计算结果做了分析讨论, 可以看到,当孔径厚度比是a/h=0.10,基于平板拉伸振动精确化方程得到的动应力集中系数可以达到最大值,超出基于弹性动力学平面问题所得到结果的19%．分析方法和数值计算结果可望能在工程平板结构的动力学分析和强度设计中得到应用．     

梯度材料平板弯拉耦合力学的精确化支配方程

基于非均匀材料弹性力学理论,采用算子谱分解和算子代数方法,对梯度材料平板结构弯曲与拉伸问题进行了研究.首次给出了指数梯度材料平板弯曲与拉伸的力学方程.研究结果表明:与各向同性平板结构弯曲和拉伸问题不同,在功能梯度平板中描述弯曲应力状态与描述拉伸应力状态的广义位移函数以及剪切函数都是耦合的.没有采用工程假设,推导得到的梯度材料平板结构力学方程是精确化的.通过分析可以认识和理解,分别对应于弯曲状态与拉伸状态的应力场耦合机理以及力学响应的构成等.给出的方程及其分析过程可望能够用于类平板形式热防护材料结构的应力分析与强度设计,推进热防护材料结构的轻型化.