基于重构边界光滑离散剪切间隙法的复合材料层合板自由振动分析

重构边界光滑离散剪切间隙（RES-DSG3）法,利用边界光滑技术将域积分转化为沿光滑域边界的边界积分,结合基于全局坐标系的非等参离散剪切间隙（DSG）法,避免了坐标映射和Jacobi矩阵的计算,同时克服了“剪切自锁”现象,提高了计算的精度。基于一阶剪切变形理论,采用该文给出的方法,从不同材料参数、边厚比、边界条件等几个方面对复合材料层合板自由振动固有频率进行了数值分析,通过典型算例的计算,验证了该方法的可行性和有效性。     

考虑横向剪切变形时通过层合复合材料圆柱壳的声音传输分析模型

由于复合材料结构具有较高的强度一重量比，经常在航空航天工业中广泛使用。在空中声音传输意义上研究声音的传输损耗，通过一个无限层合复合材料圆柱壳体向航行器内部传输。壳体浸泡在外部流体介质中，内部也包含有流体，气流在外部流体介质中以常速流动。根据层合复合材料壳体的一阶剪切变形理论（FSDT），同时求得其精确解和声波方程。求得其传输损耗的数值解并与其它作者的结果进行了比较。在一定数值范围内，研究了结构特性和飞行状态，特别是Mach数、层合的次序及其偏斜角度，对传输损耗值的影响。此外，使用经典薄壳理论（CST）和一阶剪切变形理论（FSDT），比较了层合各向同性复合材料圆柱壳的传输损耗。     

指数型体积分数功能梯度材料的薄壁圆柱壳振动

研究了指数型体积分数对功能梯度薄圆柱壳振动频率的影响.壳体厚度方向上的材料特性呈指数律变化.由Love薄壳理论,得到应变-位移及曲率-位移关系表达式.利用Rayleigh-Ritz方法,导出壳体的固有频率方程.假定轴向形态关系是典型的梁函数.壳体的固有频率取决于组合材料的体积分数.所得结果与已有文献的结果进行对比分析,说明本方法是正确的.     

一维六方准晶简支梁的自由振动

采用不同高阶剪切变形理论研究一维六方准晶梁的自由振动问题,应用哈密顿原理,推导了一维六方准晶梁的自由振动控制微分方程.采用Navier法获得了一维六方准晶简支梁自由振动的精确解,并将不考虑相位子场所求解结果与已有解进行比较,验证求解结果的有效性.最后研究材料尺度对一维六方准晶梁固有频率的影响.     

功能梯度圆板的轴对称自由振动

基于三维弹性理论,用直接位移法求解了横观各向同性功能梯度圆板的轴对称自由振动,其材料特性沿板厚度方向按指数形式变化,在弹性简支和刚性滑动两种边界条件下得到了三维精确解,即它逐点满足基本方程和边界条件,最后给出了数值算例并与以前的工作进行了对比.该方法也可推广应用于材料特性沿板厚度任意变化情形.     

应用4变量精确平板理论分析FG复合板的自由振动

应用4变量的精确平板理论,对矩形功能梯度材料(FGM)复合板进行自由振动分析.与其它的理论不同,该理论的未知函数数量只有4个,而别的剪变形理论的未知函数为5个.提出的4变量精确平板理论,协调条件有了改变,与经典的薄板理论相比,许多方面有着惊人的相似,无需引入剪切修正因数——当横向剪应力越过板厚后,为了满足剪应力自由表面条件,出现抛物线状的改变,导致横向剪应力的变化.考虑了两种常见类型的FGM复合板,即,FGM表面层和各向同性夹芯层的复合板,以及各向同性表面层和FGM夹芯层的复合板.通过Hamilton原理,得到了FGM复合板的运动方程.得到闭式的Navier解,然后求解特征值问题,得到自由振动的基本频率.将该理论得到的结果,与经典理论,一阶的及其它更高阶的理论所得到的结果进行比较,检验了该理论的有效性.研究发现,该理论在求解FGM复合板自由振动性能方面,既精确又简单.     

热环境中粘贴压电层功能梯度材料梁的自由振动

研究了上下表面粘贴压电层的功能梯度材料Euler-Bernoulli梁在升温及电场作用下的屈曲和自由振动行为.在精确考虑轴线伸长基础上,建立了压电功能梯度材料层合梁在热-电-机载荷作用下的几何非线性动力学控制方程.其中,假设功能梯度材料性质沿厚度方向按照幂函数连续变化,上下压电层为各向同性均匀材料.在小振幅和谐振动假设下,上述非线性偏微分方程组被转化为两套相互耦合的常微分方程组,即过屈曲问题的控制方程和过屈曲构形附近的线性振动控制方程.采用打靶法数值求解上述两个耦合的常微分方程边值问题,获得了在均匀电场和横向非均匀升温场作用下两端固定压电.功能梯度材料层合梁在屈曲前和过屈曲构型附近的自由振动响应.绘出了梁的过屈曲平衡路径以及前3阶固有频率随热、电载荷及材料梯度参数变化的特性曲线.结果表明,梁的前3阶频率在屈曲前随着温度升高而减小,在进入过屈曲后它们却随着温度升高而增加.通过施加电压在压电层产生拉应力可有效地提高粱的热屈曲临界载荷,从而提高其固有频率.     

复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲

基于Reddy高阶剪切变形理论的Kármám-Donnell型非线性壳体方程,给出复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲分析。将壳体屈曲的边界层理论推广到复合材料层合剪切圆柱曲板受侧压作用的情况。相应的奇异摄动法,用于确定圆柱曲板的屈曲荷载和后屈曲平衡路径。分析中同时考虑非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响。数值算例给出完善和非完善,中等厚度正交铺设层合圆柱曲板的后屈曲荷载-挠度曲线。讨论了横向剪切变形,曲板几何参数,铺层数,铺展方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响。     

功能梯度空心及实心圆柱体旋转时的弹性及粘弹性解

逐步分析了旋转的功能梯度空心及实心长圆柱体问题的解.假设圆柱体的弹性模量和材料密度沿径向呈指数变化,Poisson比为常数.由平衡方程、相容方程、弹性变形理论及应力-应变关系,导出了统一的控制方程.根据超几何函数,求解该二阶微分控制方程,得到旋转功能梯度圆柱体的弹性变形.检验并讨论了圆柱体中的应力与非均质参数、几何、边界条件之间的相互关系.将旋转功能梯度空心及实心圆柱体的分析结果,与旋转均质各向同性圆柱体的结果进行了对比分析.同时,提出了旋转粘弹性圆柱体的粘弹性解,并验证了空心及实心圆柱体中应力与时间参数间的依赖关系.     

功能梯度压电空心圆柱中分数阶热弹导波的频散和衰减特性

基于分数阶热电弹性理论和Legendre多项式方法,构建了功能梯度空心圆柱中导波传播的数学模型.讨论了分数阶次、压电效应、径厚比等对导波传播,特别是对其衰减的影响规律.数值结果表明,压电效应对衰减的影响主要集中在截止频率和突变频率附近,并使得突变频率发生前移;分数阶对热波模态相速度和衰减的影响较大,且热波相速度存在模态交叉,在交叉频率点附近分数阶对相速度的影响相反;热波衰减随着分数阶增大而逐渐减小;第一阶纵向模态衰减受到了压电效应的抑制,其余模态衰减都显著增大,并且电开路受到的影响要比电短路状态大.     

Shear Strength of Cement-Based Composite Beams

Beams of cement-based composites reinforced with different types of meshes usually do not have stirrups. With good anchoring of the longitudinal tensile reinforcement, such beams break after the development of a critical inclined crack caused by the principal tensile stresses. In this paper, the mechanics of development of such cracks is studied. The results of theoretical investigation based on the structural mechanics of laminates are compared with the results of experimental testing of cement-based composite beams reinforced with punched steel grids.     

考虑横向剪切变形和旋转惯性的层合正交异性球壳的动态响应

本文建立了计及横向剪切变形和旋转惯性的复合材料轴对称层合圆柱正交异性球壳的运动方程．在此基础上，用有限差分法计算了球壳在轴对称动力载荷下的动态响应，并讨论了材料参数、结构参数和横向剪切变形的影响．     

黏弹性圆柱壳计及切变形和转动惯量时的动力学稳定性

根据修正的Timoshenko理论,在几何非线性中考虑了剪切变形和转动惯量,对黏弹性圆柱壳的动力稳定性进行了研究.根据Bubnov-Galerkin法,结合基于求积公式的数值方法,将问题简化为求解具有松弛奇异核的非线性积分-微分方程的问题.针对物理-力学和几何参数在大范围内的变化,研究壳体的动力特性,显示了材料的黏弹性对圆柱壳动力稳定性的影响.最后,比较了通过不同的理论得到的结果.     

Material-Adapted Design of Textile-Reinforced Composite Structures with Optimized Vibro-Acoustic and Damping Properties Including Shear Effects

Advanced analytical models have been developed at the ILK, which offer a possibility of calculating the vibro-acoustic and damping behavior of textile-reinforced composite shells and plates with account of shear effects. The simulation models elaborated have been verified on selected examples, and the analytical results were fully corroborated by accompanying numerical calculations for typical lay-ups.__________Russian translation published in Mekhanika Kompozitnykh Materialov, Vol. 41, No. 3, pp. 289–302, May–June, 2005.     

Variant of an Analytical Shear Model for the Stress-Strain State of Heterogeneous Composite Beams

A nonclassical analytical model for the stress-strain state of composite beams with account of shear strains is suggested. It is assumed that the beam is piecewise heterogeneous across its height. Normal and tangential loads operate on its upper and lower surfaces and on interfaces. The model describes the distribution of tangential displacements across the thickness of plies by a third-degree polynomial. The corresponding system of differential equations is obtained by the variational method and contains two equations. The first one is an analog of the equation of classical theory of beams for deflections, and the second one is an analog of the equation of the theory for the bending moment from the generalized load. The solutions to test problems are compared with three-dimensional solutions and with experimental results for simply supported and clamped beams of different composite structure. An applied engineering problem is solved for a multispan statically indeterminate beam.     

考虑横向剪切变形时圆截面悬臂梁的广义变分原理

本文通过二类变量广义变分原理导出了考虑横向剪切变形时圆截面等直悬臂梁的近似理论,给出了对应于该理论的具有两个广义位移的二类变量广义余能的算式.     

Equistrong Branchy Composite Beams with a Constant Total Area of Variable Elliptic Cross Sections

Mechanics of Composite Materials - It is shown that it is possible to create branchy and shaped composite leaf springs with a constant cross-sectional area and three-fold reduced weight, at a given...     

Theoretical and Experimental Deformation Parameters of Composite Beams with Account of Deplanation of Cross Sections in Bending

The results of calculating the stress-strain state of composite beams, based on a nonclassical iterative model, in relation to their physicomechanical, geometrical, and kinematic parameters are presented. The convergence of the iterative process and the influence of the initial conditions on deformations are analyzed and the theoretical and experimental components of the stress-strain state are compared.