有限厚压电层表面金属电极脱层的屈曲研究

基于弹性有限变形理论和压电弹性体偏场理论,对上、下表面有金属电极的压电材料板内存在穿透脱层的屈曲问题进行了分析.采用平面应变模型,远处作用有均匀压应变载荷.用Fourier积分变换,界面连续条件和上、下电极表面的边界条件将问题归为第二类Cauchy型奇异积分方程组.利用Gauss-Chebyshev积分公式将该方程组变为一齐次线性代数方程组,以确定脱层屈曲载荷.算例给出了中间层为PZT-4,上、下电极为Pt的结构在不同脱层长厚比时的临界应变及相应屈曲形状.同时分析了压电层的机电耦合效应对临界应变的影响.     

脱层梁屈曲的高阶剪切理论

脱层的存在将会大大降低层合结构的屈曲载荷.该文将含任意位置脱层的两端固支梁分成多段子层,用厚度的三次多项式模拟脱层梁屈曲时子层的轴向位移,利用变分原理和欧拉方程导出了脱层梁的屈曲方程和定解条件,并用状态空间方法进行求解.通过与一阶剪切理论和经典理论的比较,指出了它们各自的适用范围;考虑了脱层梁三种不同的屈曲模态.分析了脱层长度、深度、位置和材料的铺层方向对脱层梁屈曲载荷的影响;最后给出了多处简单脱层的屈曲分析.     

含内埋圆形或椭圆形脱层复合材料层合板的屈曲分析

用瑞里-李兹方法来建立含内埋圆形或椭圆形脱层板的屈曲分析模型.首先利用Heaviside阶梯函数,假定一种适合于脱层板的位移模式.然后由变分原理并进行线性化得出了含内埋圆形或椭圆形脱层板的屈曲特征方程.最后通过将含表面脱层的各向同性和各向异性板的屈曲载荷与其它文献进行比较,验证了该文分析方法的正确性,并分析了含内埋圆形或椭圆形脱层的各向同性、正交各向异性和角铺层层合板各种参数对屈曲载荷的影响.     

3D复合材料中脱层的屈曲和后屈曲分析

利用ｖｏｎ Ｋａｒｍａｎ非线性薄板理论，借助Ｔａｙｌｏｒ级数展开方法，求解了３Ｄ复合材料中圆形薄膜脱层的屈曲和后屈曲问题，其中着重分析了横向纤维搭桥约束作用对脱层屈曲性能的影响。大量的计算和分析发现，与无搭桥脱层的特征不同，纤维搭桥不仅起到了抑制脱层演化发展的作用，而且也会导致脱层屈曲模态的突变，从而大大改善了结构性能，提高了结构的剩余强度和使用寿命。     

层电层合板柱形屈曲

导出了压电介质弹性稳定性问题的控制微分方程，提出了压电层板柱形屈曲的数学弹性力学解法，由于最后所得特征值问题的复杂性，屈曲临界载荷必须数值求解。文中对不同压电材料的双层板作了具体计算，考查了压电性对屈曲载荷的影响。     

正交铺设层合板的蠕变屈曲分析

研究了正交铺设层合板的蠕变失稳问题。为了更好地模拟实际情况，在单层板的本构关系中，材料各主方向模量的松也时间均取不同值，并在建立控制方程时考虑了横向剪切变形的影响，通过理论分析，得到了粘弹性层合板的瞬时弹性临界载荷和持久临界载荷，并在算例中首次利用时间增量方法得到了有初始度层合板在长期受地的蠕变变表，计算结果表明了持久临界载荷对于粘弹性层合板的具体含义，从而使粘弹性层合板的为屈曲问题有了较为完整的     

圆形脱层的轴对称屈曲及扩展分析

利用高阶摄动结合打靶法，分析了固支圆板在均匀径向力作用下的轴对称屈曲和过屈曲，所得结果与文（６）的ＦＥＭ结构吻合得很好，应用于薄膜－基底结构，研究了受压薄膜脱层的屈曲、扩展问题，得到了在一定的残余压应力作用下，脱层屈曲的临界尺寸Ｒｃ和扩展尺寸Ｒｇ。     

压电层合板柱形屈曲

导出了压电介质弹性稳定性问题的控制微分方程，提出了压电层合板柱形屈曲的数学弹性力学解法．由于最后所得特征值问题的复杂性，屈曲临界载荷必须数值求解．文中对不同压电材料的双层极作了具体计算，考查了压电性对屈曲载荷的影响．     

脱层屈曲的高阶摄动解

本文用摄动法求解了三维复合材料中有纤维搭桥的圆形脱层的屈曲问题。搭桥纤维被简化为连续分布于脱层面上的线性弹簧。用Taylor级数展开法确定了每一级摄动方程用Bessel函数表达的解析解．给出了脱层屈曲临界载荷、挠度曲线与脱层半径、搭桥因子等的封闭关系式。根据这一结果并考虑脱层只能向一个方向挠曲的约束条件，可以进一步探讨脱层屈曲的特征。     

脱层梁-板的后屈曲分析

研究了含任意位置脱层的梁-板的后屈曲问题.采用小参数摄动法,导出了系统的一阶和二阶控制方程,边界条件,连续条件,平衡条件及相容条件.在算例中给出了梁-板的后屈曲响应曲线,且与有关文献进行了比较.     

层合圆柱壳体表层局部分层屈曲及其扩展

应用能量法研究了对称铺层的闭合圆柱形层合壳体的表层局部分层屈曲问题;表层分层形式有三角形、椭圆和双纽线;分析了母层壳、子层壳的几何参数、物理参数同分层屈曲临界应变值之间的关系;给出了子层分层为椭圆的分层扩展的可能发生方向.     

ANALYSIS ON BUCKLING AND POSTBUCKLING OF DELAMINATION IN 3D COMPOSITES

In this paper, the problem of axisymmetric buckling and postbuckling of a circular thin-film delamination bridged by through-thickness fiber tows in 3D composites is presented. An iterativeprocedure based on Taylor's series expansion is used to generate a family of nondimensionalized post-buckling solutions of the above problem by yon Karman's nonlinear plate theory. Attention is fo-cused, herein, on the effects of the bridge force of through-thickness fibers on the buckling and post-buckling behavior of the delamination. It is found that fiber bridge not only increases the ability of re-sisting delamination buckling and postbuckling, but also brings on the jump of the delamination deflec-tion mode during the postbuckling phase. Consequently the behavior of the composite structure with de-lamination is greatly improved, such as increasing the residual strength and prolonging the service life.     

压电层合板热屈曲问题的精确分析

本文在作者们以前工作的基础上导出了热压电介弹性稳定性问题的控制微分方程，提出了热压电层合板热屈曲问题的数学和学解法。由于最后所得特征值问题的复杂性，热屈曲临界必须数值求解。文中对不同压电材非压电材料层构成的层合板作了具体计算，考虑了压电性对屈曲温度的影响。     

层板脱层的能量释放率分析

含脱层的层板在承受压缩载荷作用时,很容易发生局部屈曲,导致脱层扩展和结构失效.本文利用可动边界变分问题对脱层扩展进行了分析,导出了脱层前缘各点处的能量释放率表达式.本文还对浅部椭圆脱层进行计算分析,指出:其能量释放率沿脱层边界有很大变化,脱层的扩展方向取决于脱层的形状、受载方式及铺层方向.     

AN EXACT ANALYSIS OF THERMAL BUCKLING OF PIEZOELECTRIC LAMINATED PLATES

In this paper,the governing differential equations of elastic stability problems in ther-mopiezoelectric media are deduced.The solutions of the thermal buckling problems for piezoelectriclaminated plates are presented in the context of the mathematical theory of elasticity.Owing to thecomplexity of the eigenvalue problem involved,the critical temperature values of thermal bucklingmust be solved numerically.The numerical results for piezoelectric/non-piezoelectric laminated platesare presented and the influence of piezoelectricity upon thermal buckling temperature is discussed.     

压电板屈曲和后屈曲的有限元分析

采用板的一阶剪切理论,并考虑结构的几何非线性,基于Total Lagrange方法,建立了在弱非线性耦合假设下压电智能结构的有限元控制方程.分析了不同边界条件下压电板的屈曲和后屈曲.计算结果表明,在单向压力作用下,材料的压电效应和外加电压对板的屈曲载荷及后屈曲影响很小;而电场对位移加载简支板的屈曲影响较显著.该文为压电材料的工程应用提供了理论指导,同时提供了一种有效的有限元分析方法.