对称角铺设复合材料层合板在横向载荷作用下的摄动解

本文讨论分析了任意对称角铺设复合材料层合板各刚度之间的量级关系,并由此提出了一种求解在横向载荷作用下对称角铺设复合材料板弯曲问题的摄动法。对于四边简支的对称角铺设层合板,文中给出了一个二阶近似的摄动解。     

联合载荷作用下简支矩形板的屈曲和过屈曲

本文研究了简支正交各向异性矩形板在两对板受中面压力作用下的屈曲和过屈曲性态,得到了载荷的稳定性区域,证明了临界载荷最多为二重的。利用多参数摄动方法求得临界载荷附近板的过屈曲状态的渐近解,分析了在二重临界载荷附近,当载荷按比例变化时,板的可能的过屈曲状态及其与参数的依赖关系。     

摄动权余法及在薄板大挠度问题上的应用

本文结合了摄动法及权余法的优点,提出一种处理非线性问题的新方法——摄动权余法(PWRM)。这种方法吸取摄动法能将非线性问题化成许多级线性问题及权余法的灵活性的优点,避免了每级摄动方程难于精确求解及单纯使用权余法将导致非线性代数方程组的缺点。作为本方法的特例,提出摄动里兹法及摄动伽辽金法,并用它们处理了两个实例。     

循环载荷作用下级配碎石力学特性试验研究

级配碎石广泛应用于铁路和公路路基,本文以提高路基服役性能、完善路基结构优化设计为研究目的,通过循环载荷作用试验,分析了不同频率以及不同幅值下级配碎石变形、破碎规律,建立了频率、幅值与级配碎石累积变形、回弹模量等力学参数间的关系。结果表明,载荷频率是影响级配碎石变形特性的主要因素;低频作用下,级配碎石破碎度随着载荷频率的增加而降低,这主要与载荷作用时间有关,而随着载荷幅值的增加,级配碎石破碎度呈增长的趋势。此外,不论在载荷频率还是幅值影响下,级配碎石回弹模量与累积变形间总呈正相关关系,然而,当以载荷频率为试验影响因素时,级配碎石累积变形、回弹模量均随破碎度的增加而减小,与载荷幅值为影响因素下的变化规律恰恰相反,这主要与载荷作用形式以及颗粒破碎形式有关。     

复合材料层合板的三维研究

本文提出了固支复合材料各向异性层合圆板受均布横向载荷作用下的满足三维弹性力学基本微分方程和边界条件的解析解答。文中采用一种发展的摄动方法进行求解，板中的每个应力和位移都展开为无量纲厚度参数ε的摄动级数，并采用二维板理论解答作为其相应三维摄动解答的一个基本解的形式，通过摄动方法逐级求解而获得完整的三维解答。文中以解析形式和数值形式给出了高精确度的三维应力和位移结果，结果表明，本文求解三维问题的解析方法是合理有效的。     

四边固定矩形板大挠度问题的摄动最小二乘解

本文将摄动法与加权残值法相结合,提出了求解大挠度问题的摄动加权法,编制了PWS计算程序,计算了四边固定矩形板在均布载荷下的大挠度问题。算例的结果与实验一致。     

拉伸载荷下混凝土体分形内聚模型

在综合考虑混凝土试件微断裂面分形分布及断面分形演化基础上,提出了体分形内聚模型,用于描述混凝土试件在准静态拉伸载荷作用下的破坏行为。数值计算结果与现有实验数据吻合较好。此外,采用该模型分析了混凝土骨料级配对材料软化性质的影响。结果表明,在拉伸载荷作用下,混凝土骨料级配越均匀,材料的软化特征越明显。     

矩阵摄动和Newmark-β逐步积分相结合的不确定性结构载荷识别

为了反演作用在不确定性结构上的动态激励上下界,在时域内建立了一个矩阵摄动和Newmark-β逐步积分相结合的载荷识别算法。首先依据矩阵摄动理论将动载荷近似表示为中值和摄动量相叠加的一阶泰勒多项式形式,然后引入Newmark-β逐步积分算法对振动学微分方程解耦,推导一个将输入载荷、输出响应和结构特性联系在一起的线性振动离散方程,借助该方程反求出动载荷的中值和摄动量,最终获得动载荷的上下边界。数值算例结果表明,该方法可以高效准确地重建载荷的上下边界,并具有优良的抗噪性能。     

反对称铺设复合材料层合板非线性后屈曲分析

基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对分析结果的影响。采用摄动法将无量纲的非线性控制方程及边界条件展开成一系列非齐次线性摄动方程组,分析各阶摄动方程的通解与特解的构造,并逐次求解,建立了反对称铺设复合材料层合板受单向均布压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。进而运用ABAQUS软件对复合材料层合板在面内压缩载荷作用下的屈曲和后屈曲进行有限元分析,结果表明理论解与ABAQUS结果十分接近,验证了理论解的正确性。在此基础上进一步讨论了铺设角度、铺设层数和拉弯耦合效应等对层合板后屈曲性能的影响。研究发现层合板的屈曲载荷受铺设角度与层数的影响较为显著,而拉弯耦合效应使板的屈后强度大大降低。     

轴对称变形的弹性圆板和圆扁壳问题的联合解法

复杂载荷作用下圆板和圆扁壳的大挠度和稳定问题,目前还缺少工程上的有效解法。下面我们给出,在定常温度和轴对称径向力、横向力的作用下,弹性圆板和圆扁壳问题的差分法与摄动法(或逐次逼近法)的联合解法。     

大长细比弹体斜侵彻混凝土靶的动力学响应

基于刚塑性自由梁在横向冲击载荷下的动力学响应研究方法,结合空腔膨胀理论给出的弹体载荷分析,给出了弹体作为自由梁在塑性铰出现之前的响应行为,得到了梁内任一截面在横向载荷下剪力和弯矩分布规律以及轴向载荷下的轴力分布规律。计算结果表明,大长细比结构弹体的危险截面在承受较大轴向惯性压力载荷后,对由非正侵彻导致的横向载荷极为敏感。最后基于压弯联合作用载荷分析,给出了动能弹设计的抗弯极限壁厚要求。     

带空腔爆轰加载装置对驱动飞片的影响

结合实验和数值模拟技术 ,研究了在炸药透镜和飞片之间引入空腔对爆轰躯体的定量影响。计算和实验结果基本一致 ,表明引入空腔的爆轰加载装置可以推动厚度 6mm以上的厚飞片 ,并可以避免飞片中出现层裂现象 ,从而可以实现较低的冲击压力和较长的压力脉宽 ,在推动厚飞片和较严格地控制作用时间方面也有明显的优点。     

Cavity Formation And Its Vibration for A Class of Generalized Incompressible Hyper-Elastic Materials

The problem of radial symmetric motion for a solid sphere composed of a class of generalized incompressible neo-Hookean materials, subjected to a suddenly applied surface tensile dead load, is examined.The analytic solutions for this problem and t…     

极端工况双矩形腔静压推力轴承动态特性

静压推力轴承动态特性受润滑油黏度、油膜厚度和油腔面积等因素影响, 极端工况运行过程中经常承受阶跃载荷或正弦载荷作用, 突加载荷将导致静压推力轴承动态特性改变, 表现为轴承的抗冲击能力和恢复平衡所需时间的变化. 为获得高速重载微间隙极端工况条件下双矩形腔静压推力轴承动态特性, 分别在不同油膜厚度、不同润滑油黏度以及不同油腔尺寸条件下对双矩形腔静压推力轴承的动态性能进行理论分析, 探讨了阶跃载荷作用下润滑油黏度、油膜厚度和油腔面积对轴承动态性能的影响, 揭示了油膜动态变化规律, 探究了正弦载荷作用下双矩形腔静压推力轴承的稳定性. 结果表明: 润滑油黏度、油膜厚度和油腔尺寸变化对其动态性能有很大的影响. 润滑油黏度越大、油膜厚度越小、油腔面积越大突加载荷作用下润滑油膜抵抗冲击的能力越强, 旋转工作台受到突加外力作用下恢复至平衡状态所用时间越短. 双矩形腔静压推力轴承油膜具有较大的阻尼系数, 轴承具有极强的抵抗正弦加载作用的能力      

超弹性材料中空穴的动态生成

本文在有限变形动力学的框架下研究了一种不可压超弹性材料圆柱体在表面突加均布拉伸载荷作用下空穴的动态生成问题,除一个相应于均匀变形状态的平凡解外,当外加载荷超过其临界值时,柱体内部还有空穴的突然生成,得到了空穴半径和表面载荷之间的一个精确的微分关系,证明了空穴随时间的演化是非线性的周期性振动,给出了空穴振动的相图、最大振幅、临界载荷及近似的周期。     

DYNAMICAL FORMATION OF CAVITY FOR COMPOSED THERMAL HYPERELASTIC SPHERES IN NONUNIFORM TEMPERATURE FIELDS

Dynamical formation and growth of cavity in a sphere composed of two incompressible thermal-hyperelastic Gent-Thomas materials were discussed under the case of a non-uniform temperature field and the surface dead loading. The mathematical model was first presented based on the dynamical theory of finite deformations. An exact differential relation between the void radius and surface load was obtained by using the variable transformation method. By numerical computation, critical loads and cavitation growth curves were obtained for different temperatures. The influence of the temperature and material parameters of the composed sphere on the void formation and growth was considered and compared with those for static analysis. The results show that the cavity occurs suddenly with a finite radius and its evolvement with time displays a non-linear periodic vibration and that the critical load decreases with the increase of temperature and also the dynamical critical load is lower than the static critical load under the same conditions.     

Chaotic and asymmetrical beam response to impulsive load

Both symmetrical and asymmetrical final displacements are observed for elastic–plastic beams under symmetrical impulsive loading. A three-degree-of-freedom Shanley-type model is developed in this study, which is capable of revealing chaotic and asymmetrical responses of an elastic–plastic beam by introducing initial imperfections. To identify the asymmetrical displacement, the beam response is decomposed into three vibration modes. Corresponding modal participation factors are derived based on the displacement of the three-degree-of-freedom beam model. Phase plane trajectories, Poincaré maps and power spectral density diagrams are derived to illustrate both the symmetrical and asymmetrical chaotic vibrations. Numerical simulations using a general-purpose FE code LS-DYNA are carried out for an elastic–plastic beam subjected to impulsive load. The simulation results indicate that the elastic–plastic beam demonstrates chaotic and asymmetrical vibration when the applied impulsive load exceeds a critical value, which agrees with experimental observations.     

微小缺口/孔洞的激光衍射无损检测

基于裂纹和孔洞的小尺寸特征,提出了微小缺口/孔洞的激光衍射无损探测技术,给出了解析表达式.通过这一技术,对单向拉伸试件中所含单边缺口和中心孔洞在外载作用下的演化过程进行了实时原位检测,获得了缺口/孔洞孔径随载荷的变化曲线及模拟裂纹时裂纹的张开位移、裂纹开裂长度及应力强度因子等一系列断裂参数.     

回转体局部空泡绕流的非线性分析

基于面元法, 通过在回转体和空泡壁面放置源汇,对回转体定长局部空泡的绕流问题进行了分析和讨论,并提出了求解回转体局部空泡绕流“正问题”的方法。计算结果表明：所给出的方法具有快速收敛的特征,第1次迭代和最终收敛时空泡壁面切向速度的误差不超过5％;随着回转体面元总数N的增加,局部空泡的空泡数σ趋于稳定;通过比较可知,该方法得到的理论估算值与实测值的一致性较好。     

长方体单腔室空腔环境内爆炸效应的实验研究

为了获得在典型空腔内发生爆炸后,结构壁面上爆炸载荷的分布规律和空腔结构的破坏形式,以国防工事和人防工事的等级设计规范为依据,设计了长方体单腔室空腔模型,并对该模型进行了药量逐渐递增直至可使结构破坏的内爆炸实验。用压力传感器和加速度传感器分别记录了单腔室壁面上爆炸载荷的压力时程曲线和结构壁面振动的加速度时程曲线,分析了壁面上爆炸载荷的分布规律以及模型结构的破坏形式,并将首个峰值的实测数据与理论计算和数值模拟结果进行了对比,探讨了3种研究方法产生误差的原因。