旋转SMA纤维混杂复合材料薄壁梁的自由振动

研究具有SMA主动纤维的旋转复合材料单闭室薄壁截面梁的耦合自由振动问题.基于Hamilton原理并结合SMA纤维复合材料薄壁梁的二维截面内力(矩)与位移(转角)关系方程,导出旋转单闭室截面薄壁复合材料梁的1D耦合自由振动分析模型.该模型还考虑薄壁梁调矩角和预锥角的作用.采用Galerkin法求解振动模型,获得梁耦合振动固有频率的近似解.将本文建立的模型与计算方法,应用在周向均匀刚度配置(CUS)构型和周向反对称刚度配置(CAS)两种典型的复合材料薄壁的振动分析,获得了挥舞-摆振耦合、解耦扭转振动以及挥舞-摆振-扭转耦合振动固有频率近似解.通过数值计算揭示了SMA纤维含量与初始应变、铺层角、旋转速度、调矩角以及预锥角对各种耦合形式的振动固有频率的影响规律.     

复合材料单闭室薄壁梁弯曲与扭转分析

本文主要讨论复合材料单闭室薄壁梁的弯曲与扭转,重点研究横向剪切和限制翘曲的影响。在复合材料薄壁梁弯曲与扭转经典分析理论的基础上,建立了一种能够考虑横向剪切和限制翘曲影响的复合材料单闭室薄壁梁弯曲与扭转分析方法。     

形状记忆合金混杂复合材料薄壁梁主动变形模型

提出具有变形主动驱动作用的SMA纤维混杂复合材料单闭室薄壁截面梁的力-位移本构关系模型.基于变分渐近法导出具有SMA主动纤维的复合材料薄壁空心梁的二维截面刚度系数以及截面内力(矩)与位移(转角)关系方程,含SMA纤维层合板材料性能由混合率进行预测.基于Tanaka的SMA应力应变关系以及Lin的线性相变动力模型,导出了SMA诱发的轴力、扭矩与弯矩的数学表达式.由该文建立的具有拉伸-扭转-弯曲静变形耦合的一般公式出发,讨论周向均匀刚度配置以及周向反对称刚度配置特殊情形,并给出了简化的本构方程.在不考虑SMA纤维含量和温度变化的情况下,本文的模型可以退化为普通纤维复合材料单闭室薄壁截面梁的已有结果.通过数值计算揭示了SMA对弯曲-扭转静变形特性的作用规律,分析了SMA纤维含量、驱动温度和复合材料铺层角的影响.     

用薄壁梁截面参数拟合几何性质的有效算法

求解截面参数为变量的拟合性能的非线性方程组时，首先利用薄壁特点和柯西不等式得到较好的近似解，然后迭代计算，非常有效     

形状记忆合金纤维复合材料薄壁梁的主动变形模型

提出具有变形主动驱动作用的SMA纤维混杂复合材料单闭室薄壁截面梁的力-位移本构关系模型。基于变分渐进法导出具有SMA主动纤维的复合材料薄壁空心梁的二维截面刚度系数以及截面内力（矩）与位移（转角）关系方程,含SMA纤维层合板材料性能由混合率进行预测。基于Tanaka的SMA应力应变关系以及Lin的线性相变动力模型,导出了SMA诱发的轴力、扭矩与弯矩的数学表达式。由本文建立的具有拉伸-扭转-弯曲静变形耦合的一般公式出发,讨论周向均匀刚度配置以及周向反对称刚度配置特殊情形,并给出了简化的本构方程。在不考虑SMA纤维含量和温度变化的情况下,本文的模型可以退化为普通纤维复合材料单闭室薄壁截面梁的已有结果。通过数值计算揭示了SMA对弯曲-扭转静变形特性的作用规律,分析了SMA纤维含量与初始应变、驱动温度和复合材料铺层角的影响。     

薄壁截面梁的歪曲屈曲

本文在梁的整体屈曲分析中,废除了传统的刚性截面假定(刚周边假定),允许梁截面自由地歪曲,进而研究了薄壁截面梁的歪曲屈曲性能。分析中采用了样条有限条法,考虑了各种不同的荷载形式、支承条件和边界约束。这一方法与有限元法相比较,计算工作量大大地减少。数值计算结果表明,在梁长细比的较大范围内,歪曲屈曲模型对梁的设计起控制作用。     

薄壁构件空间变形计算理论浅议

通过传统方法和“翘曲理论”的新方法在几组薄壁构件的算例中的对比，对薄壁构件空间变形计算理论进行一些初步的讨论．“翘曲理论”与现行的两大理论相比，当两的覆盖范围相同时，计算结果是完全相同的，效率大大提高，而且更精确．     

复合材料薄壁结构连接件细节内力分析的有限元方法

为得到复合材料薄壁结构机械连接件中各承力元件的内力和变形情况,确定各承载紧固孔的旁路载荷（ＰＰＬ）和钉传载荷（Ｐｄｃ）,以便合理地进行连接件的细节设计和强度分析,本文基于迭层板“等效弹性模量”概念,提出了一套工程实用的复合材料结构连接件细节内力分析的有限元方法。所编制的计算程序适用于对实际结构中各种机械连接型式和各种平面受载情况的内力计算和分析。     

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用有限元法分析了开口薄壁圆弧曲梁的非线性弹性屈曲，并通过对有限元计 算结果的非线性回归分析，给出了开口薄壁曲梁极限承载力的实用估算公式.     

开口薄壁梁的扭转理论与应用

以Vlasov薄壁构件理论为基础, 推导了开口薄壁构件一阶扭转理论. 该理论考虑了翘曲剪应力对截面转角的影响, 截面的转角分为自由翘曲转角和约束剪切转角, 在约束扭转中, St.Venant扭矩仅仅与自由翘曲转角有关, 而翘曲扭矩仅与约束剪切转角有关. 利用半逆解方法求出了约束扭转中薄壁构件的St.Venant扭矩表达公式; 依据能量方法, 建立了约束剪切转角和翘曲扭矩之间的关系, 并提出了翘曲剪切系数概念, 给出了一阶扭转理论的微分方程. 为了有效求解微分方程, 给出了求解微分方程的初参数法方程和相应的影响函数矩阵; 当St.Venant扭矩可以忽略时, 得到与一阶弯曲理论(Timoshenko梁理论)相似的一阶扭转理论简化形式. 最后利用算例证明了一阶扭转理论和简化理论的有效性.      

薄壁曲梁的稳定极限承载力

曲梁极限承载力涉及弯扭强度和稳定两方面的问题．尤其是曲梁进入弹塑性阶段后,截面上弯曲应力和扭转应力将不再保持原有的比例关系,问题变得更为复杂．水平曲梁在弹性和弹塑性阶段工作特性的研究成果为其工程应用提供了理论依据．在总结不同曲梁稳定极限承载力公式的基础上,通过对已有有限元计算结果的非线性回归,得到了工程实用的曲梁极限承载力估算公式．     

部分剪力连接钢—砼组合梁的滑移及曲率分析

对受均布荷载作用的简支部分剪力连接钢－砼组合梁的滑移应变和滑移的分布规律进行了理论分析,得出部分剪力连接钢－砼组合梁的剪力连接程度系数与滑移应变和滑移的关系。分析了考虑滑移效应的梁的曲率及其与剪力连接程度系数之间的关系。结果与结构在弹性阶段的实验相当吻合,对组合梁挠度的精确计算有指导意义。     

薄壁箱梁的翘曲连续性条件

基于薄壁杆件理论,分析了薄壁箱梁弯曲剪流和约束扭转翘曲剪流计算时的翘曲连续性条件. 从翘曲连续性条件出发,推导了薄壁箱梁约束扭转翘曲剪流的一般公式,此外,还指出了有关文献中的错误并进行了更正. 最后对一个悬臂箱梁的约束扭转翘曲剪流进行了计算比较.     

复合材料层合梁的屈曲

本文在铁摩辛柯梁理论基础上,利用迭合刚度方法及Hamilton原理建立了层合梁屈曲问题控制方程,并用此控制方程求解了在具体边界条件下层合梁的屈曲问题,得出了无论在什么边界条件下层合梁的最小屈曲载荷不会大于等效剪切刚度系数C的结论.     

A STUDY ON THE EFFECT OF RADIAL INERTIA ON THE ELASTO-PLASTIC COMBINED STRESS WAVE PROPAGATION IN THIN-WALLED TUBES

An in-depth analysis of propagation characteristics of elasto-plastic combined stress waves in circular thin-walled tubes has been made. In obtaining the simple-wave solution, however, most researches have ignored the influence of the circumferential stress related to the radial inertial effect in the tubes. In this paper the incremental elasto-plastic constitutive relations which are convenient for dynamic numerical analysis are adopted, and the finite-difference method is used to study the evolution and propagation of elasto-plastic combined stress waves in a thin-walled tube with the radial inertial effect of the tube considered. The calculation results are compared with those obtained when the radial inertial effect is not considered. The calculation results show that the radial inertial effect of a tube has a fairly great influence on the propagation of elasto-plastic combined stress waves. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19572064) and the National Defence Preresearch Foundation (No. 96J11. 4. 4. 0102).     

后临界湍流区间内旋转薄壳结构振动演化与作用机制实测研究

载荷的时变特征可能会对结构振动强度和能量作用机理产生重要影响,火/核电厂最重要的大型建筑结构均为典型的旋转薄壳结构(如冷却塔、烟囱等).为揭示后临界湍流区间内旋转薄壳结构的振动演化特征及其作用机制,实测了后临界雷诺数($Re\ge $3.5$\times $10$^{6}$)条件下8座典型旋转薄壳结构的振动响应.首先,在对实测响应进行降噪滤波处理后进行了不同时距的信号非平稳识别,基于非平稳分析模型对响应的时变均值和极值估计进行研究,并基于多尺度小波变换的演化谱方法开展了响应的频域演变特性研究.在此基础上,探讨了结构风振响应的共振分量占比及其效应,识别了结构的自振频率和阻尼比,并以结构基频为划分依据分别讨论了不同旋转薄壳结构的阻尼作用机制.研究结果表明:(1)旋转薄壳结构在后临界湍流区间内风致振动响应表现为强度非平稳、频率平稳的演化特性;(2)后临界湍流区间内的旋转薄壳结构的风振问题应区分准静力作用点与共振激发点分别进行研究,不同共振激发点的功率谱分布形式较为相近,而准静力作用点的功率谱分布规律差异较大;(3)共振激发点的振动能量分布呈现明显的分段趋势,基于本文大量实测分析结果回归得出适用于共振激发点的三阶段共振谱表达式;(4)借助本文提出的等效阻尼比概念拟合出此类结构的阻尼比预测公式,论证了目前工程中通用的5%阻尼比取值的不合理性.