均布荷载作用下功能梯度简支梁弯曲的解析解

利用应力函数半逆解法,研究了均布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲的解析解,给出了各向应力应变与位移的解析显式表达式.首先根据平面应力状态的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了各应力分布的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了应变和位移的分布.最后,通过将本文的解退化到均质各向同性梁并与经典弹性解比较,证明了本文理论的正确性,并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数n对应力和位移分布的影响.     

均布荷载作用下悬臂磁电弹性梁的解析解

对磁电弹性平面问题进行了研究，给出了用拟调和位移函数表达的通解，进而以试凑法按平面应力问题推导出了均布荷载作用下悬臂磁电弹性粱的解析解，所得解有易于理解、便于校对、形式统一简洁的特点。本文还将计算结果与压电材料和弹性材料相应结果进行了分析、比较，为验证各种数值计算方法提供了参考依据。     

含稳定缺陷的简支梁在均布强动载荷作用下的刚塑性响应

本文分析了中间截面含缺陷的轴向可移简支梁在均布阶跃、脉冲和冲击载荷作用下的刚塑性动力响应,给出了整个响应过程封闭形式的完全解,讨论了耗散能量分配与缺陷参数的关系.本文的结果对确定结构的动态失效准则是有重要参考价值的.     

均布荷载作用下功能梯度悬臂梁弯曲问题的解析解

采用弹性力学半逆解法,假设所有材料常数沿梁厚度方向按同一函数规律变化,求得了功能梯度悬臂梁在均布载荷作用下的解析解.该解退化到各向同性均匀弹性情况时与已有的理论解相一致.对弹性模量按指数函数梯度变化的算例进行了分析.所得到的解对任意梯度函数均成立,可作为数值解以及简化理论的检验依据.     

双材料叠合简支梁受均布载荷作用时的解析解

采用弹性力学的应力函数法,分析了上表面受均布载荷作用的上下层弹性模量和高度不同的双层叠合简支梁,对简支端提出了两种等效边界条件,得到了相应的两种解析解。运用有限元分析软件ANSYS,对不同组合的钢-铝双层叠合简支梁进行了数值计算,并与解析解进行了比较。结果表明:两种等效边界条件仅对弯曲正应力和位移有影响,对挤压应力和切应力没有影响;两种解析解的相对误差在1.2%以内;当跨高比超过6时,最大应力的解析解与有限元解的误差在4.4%以内;上下层对调后,两层中的应力基本不变;当上下层之间有摩擦时,弯曲正应力的外侧值大于内侧值,上、下层的中性层都由相应的几何中面向接触面偏移。     

爆炸荷载作用下模型介质裂纹扩展试验与分析

为研究爆炸载荷作用下裂隙介质裂纹扩展规律,以含人工裂隙的有机玻璃薄板为介质,分别以炮孔中心到人工裂隙垂直距离L和人工裂隙长度D为变量,采用单发雷管爆炸加载试验模型进行试验。试验结果表明,爆炸荷载作用将使裂隙介质形成径向裂纹、翼裂纹、层裂裂纹和似层裂裂纹;人工裂隙能够阻隔径向裂纹的扩展,径向裂纹的扩展对距离L比长度D更敏感;翼裂纹是爆炸绕射波或绕射波与压缩应力波共同作用产生的,翼裂纹的长度随距离L增加而降低;入射压缩应力波与反射拉伸应力波叠加形成的净拉伸应力拉裂介质形成层裂效应、引起径向裂纹弯曲形成似层裂效应,层裂裂纹和似层裂裂纹几乎平行于人工裂隙。研究结果可为裂隙岩体爆破设计、冲击矿压防治和结构工程防护等提供理论依据。     

含裂纹薄壁圆柱壳弹塑性失稳极限荷载的解析解

为了得到含环向裂纹压弯薄壁圆柱壳失稳的极限荷载,基于Je?ek解析法,先利用裂纹面的平衡方程、变形几何关系和物理方程,得到在压弯荷载作用下圆柱壳轴力与裂纹面挠度的关系式;再利用极值条件,推导出在轴压和弯矩共同作用下含裂纹薄壁圆柱壳失稳时极限荷载的解析表达式.利用数值计算分析裂纹长度、长细比以及端部施加弯矩对圆柱壳极限荷...     

任意有限个平行移动荷载作用下简支梁绝对最大挠度的解析算法研究

利用能量原理中的最小势能原理以及多元函数的极值原理,得到了简支梁在任意有限个平行移动荷载作用下的挠度方程与绝对最大挠度的解析算式。建立的可能位移函数既满足了位移几何边界条件,又满足了静力边界条件,故足可以保证简支梁的挠度计算精度。     

移动简谐荷载列作用下简支梁竖向动力响应的解析解及其应用研究

基于移动简谐荷载列模型,理论推导了简支梁竖向动力响应的解析表达式;利用该解析式编写MATLAB程序,对CRH3动车组作用下的高速铁路32m标准简支梁进行了竖向共振分析,研究了谐振频率、荷载列移动速度、体系阻尼比等因素对共振效应的影响。计算结果表明:阻尼比减振效果随阻尼比的增大而减弱,故结构设计中不宜过度提高阻尼比;在阻尼比为0.02时,谐振频率引起共振的动力放大系数超过20,而过桥速度引起的共振动力放大系数最大仅约为2.5,但考虑到前者对应的荷载幅值仅为后者对应荷载值的0.2,故建议在实际设计中应充分考虑两种情况下的共振效应。最后通过与已有文献结果的对比,验证了该解析推导结果的正确性。本文解析式能够直接迅速地进行参数影响分析,为初步设计提供了参考。     

用混合法解冲击荷载作用下简支梁的动力响应

本文将梁的弹塑性应变分解为弹性应变与塑性应变之和,并用数值法将塑性应变的效应化成所谓“虚荷载”,移至方程的右端,使等式左端仍保持线性的形式,然后利用已知的解析解,通过迭代求得梁在冲击荷载作用下的收敛解。     

均布载荷下含偏心裂纹椭圆盘的应力强度因子计算

本文用边界配置方法计算了不同情形下含偏心裂纹椭圆盘受均布载荷时的应力强度因子。在其特例——圆盘情形,用本文方法所得结果与Tweed等人用积分变换方法所得结果一致。本文结果也适用于含偏心裂纹椭圆轴的断裂分析。与其他方法相比。本文方法原理简明,计算量小,具有良好的计算精度和收敛性。同时,本文所采用的应力函数和计算过程可以推广到其他载荷下不同形状含偏心裂纹盘的断裂分析。     

压缩荷载作用下多裂纹的相互干涉

结合裂面边界条件和位移单值条件得到裂面上有伪集中力作用时应力函数的复势解.同时利用伪力法,在叠加原理的基础上,借助Chebyshev数值积分法求得伪力的大小,给出了压缩载荷作用下多裂纹相互干涉的解法,讨论了裂纹之间的干涉效应.算例计算了两个裂纹之间的干涉及共线裂纹的相互作用,并分析了裂纹间的距离、夹角等因素对应力强度因子的影响.     

均布荷载下悬臂矩形中厚板的弯曲

本文从Reissner平板理论出发,对广义简支边的概念作了补充和推广,应用叠加法获得了均布荷载下悬臂矩形板弯曲的精确解。由于考虑了横向剪切变形的影响,所得结果可用于中厚板。     

简支圆板在复杂荷载作用下的塑性极限荷载统一解析解

本文采用双剪统一屈服准则对受线性荷载和边缘弯矩联合作用下的简支圆板进行了塑性极限分析，考虑了联合作用的两种形式，分别给出了统一的解析解。得到了极限荷载随不同屈服准则的变化曲线。对于不同的材料，本文均能给出相应的极限荷载。已有的Tresca准则、Von Mises准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或逼近。本文得到的一系列有规则变化的解析解，可以适用于各种拉压强度相同材料的简支圆板的塑性极限荷载求解。文中统一解大于Tresca单剪理论解，它可以更好地发挥材料的强度潜力，工程应用可以取得明显的经济效益。     

N层弹性连续体系在双圆均布复合荷载作用下的力学计算

本文提出了一种新的计算方法——递推回代法。运用此法,可以从弹性力学基本方程式和定解条件所得到的线性代数方程组解出在单圆均布垂直或水平荷载作用下N层(N为任意正整数)弹性连续体系各层应力、位移积分公式中积分常数的表达式。通过分析,文中得到适用于N层体系的在应力、位移积分计算中所用到的一系列公式。在此基础上,编制了双圆均布垂直荷载和水平荷载共同作用下N层弹性连续体系的电算程序,并列出了一个算例。     

爆炸荷载和地应力耦合作用下煤体裂纹扩展的模型实验研究

为了研究地应力作用下煤体柱状装药预裂爆破裂纹扩展,以Froude比例法为指导,建立煤层预裂爆破的模型实验,并对地应力和爆炸荷载耦合作用下煤体中的裂纹扩展机理进行了研究。该模型描述了在爆炸荷载作用下的宏观破坏现象。研究结果表明:模型实验与现场试验结果基本一致;裂纹主要是由压缩波和卸载波共同作用形成的;地应力对裂纹的发展具有抑制作用;主应力对于拉伸裂纹的发展具有明显的导向作用。     

饱和土地基在简谐荷载作用下的解析分析

基于多孔介质混合物理论,用解析的方法研究了不可压饱和土地基受到简谐荷载作用下的动力响应问题。利用Fourier积分变换求解耦合方程组,得到了二维饱和土介质在简谐荷载作用下的通解。针对表面透水的具有下卧基岩的饱和土层以及半无限饱和土地基的边界条件,获得了固体骨架位移、孔隙流体位移、固体骨架有效应力以及孔隙流体压力的积分形式解答,并通过数值算例分析了饱和土地基在简谐荷载作用下的响应。     

炮管在新应力函数作用下的解析计算

为解决长期以来利用均布压力近似代替电磁发射炮管厚壁所受变力所造成的误差的难题,在三维空间提供了电磁发射炮管受双曲余弦函数载荷压力的数学模型,构造一个既满足边界条件,又满足双调和方程的特殊应力函数,推导出电磁发射炮管在柱面上受双曲余弦分布压力、端面上受常力时的解析解并导出电磁发射炮管所受压力沿轴向不变时的极限即为Lamè公式,又求出其解析解并解出电磁发射炮管所受压力沿轴向不变时的极限,通过记录电磁炮发射时炮管的应变值,比较其理论与实验结果,可以得出这两者有较高的吻合度。这为今后求解各类电磁发射炮管受任意分布压力作用的变形计算问题以及将其实践化以便延长炮管使用寿命。促进电磁炮的实用化进程提供理论依据,同时也为液压缸等轴对称圆筒件的应力分析奠定了理论基础。