非均匀温度影响下格栅夹芯结构微极梁等效方法

通过胞元能量等效的方法,将格栅夹芯结构等效为连续的微极弹性材料,得到了等效微极弹性材料的本构关系.利用几何关系与平衡条件建立了微极梁受热变形的控制方程组,给出了微极梁位移随温度载荷变化的表达式.通过对比等效微极梁模型、夹层梁模型和ANSYS有限元软件计算的非均匀温度影响下悬臂格栅夹层梁受热弯曲变形的数值结果,验证了微极弹性等效的有效性.结果表明,将不连续的格栅夹芯结构等效为连续介质构成的模型时,由于约束的增加、自由度的减少,需要更多的应力、应变参量来描述其非局部的特性.     

微极连续统的耦合场理论的再研究(I)——微极热弹性理论

在传统的微极连续统理论框架下微极热弹性理论问题已被某些学者提出并做过讨论。这篇文章对现有的微极热弹性理论进行了再研究,找出了该理论局限于线性情形的原因。建立了微极热弹性理论的更为普遍的虚功原理和新的内力虚功表达式以及Hamilton原理。从这个新的Hamilton原理不仅可以得到运动方程、熵均衡方程、应力和偶应力以及热量边界条件,而且还可同时推导出位移和微转动以及温度边界条件。     

一维纳米准晶层合梁的非局部振动、屈曲与弯曲研究

基于非局部理论,建立了一维纳米准晶层合简支深梁模型,研究了其自由振动、屈曲行为及其弯曲变形问题.采用伪Stroh型公式,导出了纳米梁的控制方程,并通过传递矩阵法获得简支边界条件下纳米准晶层合梁固有频率、临界屈曲载荷及弯曲变形广义位移和广义应力的精确解.通过数值算例,分析了高跨比、层厚比、叠层顺序及非局部效应对一维纳米准晶层合简支梁固有频率、临界屈曲载荷和弯曲变形的影响.结果表明：固有频率和临界屈曲载荷随着非局部参数增大而减小;外层准晶弹性常数更高时,固有频率和临界屈曲载荷更大;叠层顺序对纳米准晶梁的力学行为有较大影响.所得的精确解可为纳米尺度下梁结构的各种数值方法和实验结果提供参考.     

正交各向异性体梁弯曲的弹性理论

本文由文献[1]横观各向同性板的弯曲弹性理论关于二维问题的特例,通过比拟,得到了正交各向异性梁弯曲的弹性理论,文中给出了求解正交各向异性梁弯曲问题的一种方法.提出了一种新的深梁理论,并指出了考虑横向剪切变形影响的Reissner理论对于应力分量的近似程度较差.     

重建极性连续统理论的基本定律和原理(Ⅴ)——极性热力连续统

在对传统的微极热弹性理论和热压电弹性理论已进行过再研究的基础上重建极性热力连续统的较为完整的基本均衡方程和边界条件.从较为完整的虚功率原理推导出微极热弹性理论的运动方程和局部能率均衡方程.从较为完整的Hamilton原理通过全变分自然地推导出运动方程,熵均衡方程以及所有边界条件.给出的新的动量均衡方程和局部能率均衡方程与现有理论的结果存在本质的差异.通过过渡和归结可从微极热弹性理论分别得到微态热弹性理论的和偶应力热弹性动力学的结果.最后,按照上述思路直接给出微极热压电弹性理论的结果.     

微极热弹性无限板的轴对称自由振动

研究了在应力自由和刚性固定边界条件下,无能量耗散的均匀、各向同性微极热弹性无限板的轴对称自由振动波的传播,导出了相应的对称和斜对称模态波传播的闭合式特征方程和不同区域的特征方程.对短波的情况,应力自由热绝缘和等温板中对称和斜对称模态波传播的特征方程退化为Rayleigh表面波频率方程.根据导出的特征方程得到了热弹性、微极弹性和弹性板的结果.在对称和斜对称运动中计算了板的位移分量幅值、微转动幅值和温度分布,给出了对称和斜对称模式的频散曲线,并示出了位移分量和微转动幅值和温度分布的曲线.能够发现理论分析和数值结论是非常一致的.     

微极连续统的耦合场理论的再研究(Ⅱ)──微极热压电弹性理论和电磁热弹性理论

W.Nowacki曾建立起系统的微极热压电弹性理论和电磁热弹性理论。戴天民对W.Nowacki建立的微极热压电弹性理论和电磁热弹性理论进行了再研究,对这些理论局限于线性情形的原因和它们的不完整处进行了分析。针对这些理论中所存在的问题,建立起微极热压电弹性理论和电磁热弹性理论的更普遍的能量守恒原理和局部能量方程以及Hamilton原理。从戴天民所建立的更普遍能量守恒原理和Hamilton原理很自然地推导出局部和非局部微极热压电和电磁热弹性理论的完整的运动方程和边界条件以及能率均衡方程。通过引入两个新泛函和全变分还可另外得到位移、微转动、电势和温度边界条件。     

基于广义弹性理论的微梁固有频率及模态的尺寸效应

经典弹性理论在近代工程技术中得到广泛应用,但其本构关系中不包含任何与尺寸相关的参数,因此不适用于微观结构,不能预测和解释尺寸效应.广义弹性理论增加了偶应力及其对应的曲率张量,完善了对小变形的几何描述,适用于微结构的尺寸效应研究.该文采用广义弹性理论,并结合Hamilton变分原理推导了悬臂微梁的振动微分方程,对微梁的固有频率及其模态进行了分析.结果表明,随着微梁厚度的不断减小,固有频率的尺寸效应与其对应的模态密切相关.扭转和弯曲模态包含了旋转变形,其对应的固有频率显著提高,表现出了显著的尺寸效应;而拉压模态不涉及旋转变形,固有频率未产生明显变化,没有尺寸效应.     

空间弹性变形梁动力学的旋量系统理论方法

所谓空间弹性梁,即同时考虑受弯曲、拉伸和扭转等力作用而发生空间变形的梁.借助于刚体运动的旋量理论,引入了"变形旋量"这一概念,进而提出了空间弹性梁的旋量理论.在基本的运动学假设和材料力学理论基础上,分析并给出了梁的空间柔度.接着研究了空间弹性梁的动力学,用旋量理论分析了其动能和势能,从而得到了Lagrange算子.通过对边界条件和变形函数的讨论,进一步运用Rayleigh-Ritz方法计算了系统的振动频率.将空间弹性梁与纯弯曲、扭转或者拉伸等简单变形情况下的特征频率做了对比研究.最后,运用所提出的空间弹性梁理论研究了一关节轴线互相垂直的两空间柔性杆机械臂的动力学,通过动力学仿真发现了关节的刚性运动和空间柔性杆的弹性变形运动之间的耦合影响.该文的研究工作阐明了运用旋量系统理论解决具有空间弹性变形杆件的机构动力学问题的有效性.     

压电弯曲元的夹层梁解析模型

压电弯曲元是一类传感和作动器件,已得到广泛的应用．基于一阶剪切变形理论发展了压电弯曲元夹层梁解析模型,对梁截面采用统一转角并将耦合电势沿厚度的分布假设为二次函数,进一步修正了横向剪应变对电位移的影响．以弯曲元简支梁自由振动为例进行数值分析,解析模型解与二维精确解相比具有良好的精度,为分析弯曲元动力机电响应提供了良好的解析模型．     

Free vibration analysis of cracked composite beams subjected to coupled bending–torsion loads based on a first order shear deformation theory

In this paper, free vibration analysis of cracked composite beam subjected to coupled bending–torsion loading is presented. The composite beam is assumed to have an open edge crack of length a. A first order shear deformation theory is applied to count for the effect of shear deformations on natural frequencies as well as the effect of coupling in torsion and bending modes of vibration. Governing equations and boundary conditions are derived using Hamilton principle. Local flexibility matrix is used to obtain the additional boundary conditions of the beam in cracked area. After obtaining the governing equations and boundary conditions, generalized differential quadrature (GDQ) method is applied to solve the obtained eigenvalue problem. Finally, some numerical results of beams with various boundary conditions and different fiber orientations are given to show the efficiency of the method. In addition, to study the effect of shear deformations, numerical results of the current model are compared with previously given results in which shear deformations were neglected.     

A study of the elastic deformations in a thermoelastic inhomogeneous solid of revolution

We construct a mathematical model for studying the elastic deformations in a thermoelastic inhomogeneous solid of revolution applicable to sliding bearings. The method of numerical solution is based on the grid method and the relaxation method. Translated fromMatematicheskie Metody i Fiziko-Mekhanicheskie Polya, No. 37, 1994, pp. 91–94.     

轴向拉伸细长杆的非线性力学模型

聚酯系泊缆是深海工程中具备一定抗弯刚度、易拉伸变形的细长杆件结构.聚酯缆的轴向变形属大拉伸范畴,分析中应当区分变形前后状态,特别是缆索长度的改变使得基于小拉伸假设的细长杆模型需要予以改进.因此,基于Garrett细长杆模型,应用总体坐标和斜率取代Euler-Bernoulli(欧拉 伯努利)梁元的转角,解决缆索在空间中大转动变形的几何非线性问题;使用轴向拉伸变形前后物质点对应的方法,借助单元两个节点和一个中点,以及3个二次多项式形函数描述轴向拉伸变形下细长杆元的运动微分方程.通过与轴向拉伸悬臂梁的对比分析,验证了该拉伸杆元的收敛性和准确性.     

横向非均升温下弹性梁的热过屈曲

基于轴向可伸长梁的几何非线性理论和打靶法,研究了两端不可移简支弹性梁在横向非均匀分布升温场作用下的热弹性屈曲响应。着重分析了横向升温变化对热过屈曲变形的影响,给出了相应的特性曲线。数值结果表明,由于横向温度改变会产生热弯曲内力,因此过屈曲平衡路径与有初始变形梁的过屈曲平衡路径相似。     

翘曲空间曲线梁自然坐标精确解

基于现有空间曲线梁理论,考虑与扭转有关的翘曲变形和横向剪切变形的影响,建立了自然标架下空间曲线梁的内力和变形的解析解答．将该解答应用于受均布扭矩和竖向分布荷载的平面曲线梁的分析,将所得结果与Heins解答进行比较,证明了理论的正确．并应用该理论分析了解析式中翘曲和横向剪切变形项的影响．     

考虑高阶横向剪切正交各向异性板非线性弯曲的微分求积分析

采用微分求积方法（DQ方法）讨论了计及高阶横向剪切的正交各向异性弹性板的非线性弯曲问题．导出了非线性控制方程的DQ形式,利用推广的DQWB技巧处理了高阶矩的边界条件．进一步推广并运用新的分析技术简化了非线性方程的计算．为说明该方法的可靠性和有效性,将考虑剪切变形及不计剪切变形的薄板的数值结果与三维弹性解析解及其它数值解进行了比较,同时研究了数值结果的收敛性,并考察了不同的节点分布对收敛速度的影响A·D2还考察了几何、材料参数及横向剪切效应对正交各向异性板非线性弯曲的影响．分析结果表明横向剪切效应对正交各向异性中厚板的影响是显著的．     

主动冷却点阵夹层防热结构温度响应计算模型北大核心CSCD

针对点阵夹层结构主动热防护问题,建立了夹层结构面板和芯体导热与冷却剂对流耦合的非稳态传热理论模型,利用有限体积法离散控制方程并在MATLAB中进行了迭代求解.模型首次考虑了面板与夹芯杆之间的收缩热阻,并利用分离变量法得到了收缩热阻的近似解析解.基于单胞模型和周期性边界条件,模拟得到了模型所需的表面对流传热系数h_(b)和h_(fin).最后,选取多单胞计算工况进行数值模拟和理论模型对比,并讨论了收缩热阻对模型预测精度的影响.结果表明:理论模型能够准确预测夹层结构及内部流体的温度变化,理论与仿真之间的最大误差不超过1%;随着外加热流密度不断增大,忽略收缩热阻使得计算结果造成的误差不断增大;与数值模拟相比,理论模型可显著地减少计算时间并节省计算资源,尤其适用于非均匀、非稳态复杂热载荷下点阵夹层结构的温度响应计算.     

An effective computer modelling approach to the study of aeroelastic characteristics of an aircraft composite wing with high aspect ratio

Static aeroelastic and flutter characteristics of an aircraft composite wing with high aspect ratio were analysed by an effective Computational Fluid Dynamics and Computational Structure Dynamics coupled method. Effects of stiffness distribution on aeroelastic characteristics were considered. Honeycomb core sandwich composite was considered to be equivalent to an orthotropic material by stiffness and inertance equivalent method to allow highly efficient numerical simulation, which was used for analysis of bending and torsional stiffness distribution. The results showed that the redistributed aerodynamic load leads to a decrease of pressure difference between the upper and lower airfoils. The flutter speed of the composite wing is near 0.64 Ma. Both bending and torsional stiffness increases with a small increase of beam size. Stiffness of the wing root has a major influence generally on the static aeroelastic characteristics. Both the lift coefficient and the loss percent decrease with a small increase of beam size. Effects of stiffness distribution on frequency are not obvious. Flutter speed remains close to the initial value when the beam size is changed.     

Deflection analysis of micro-scale microstretch thermoelastic beam resonators under harmonic loading

In this paper, the flexural vibrations of homogeneous, isotropic, generalized micropolar microstretch thermoelastic thin Euler–Bernoulli beam resonators, due to time harmonic load have been investigated. The axial ends of the beam are assumed to be at either clamped-clamped, simply supported-simply supported or clamped-free conditions. The governing equations have been solved analytically by using Laplace transforms technique twice with respect to time and space variables respectively. The inversion of Laplace transform in time domain has been performed by using the calculus of residues to obtain deflection. The numerical simulation has been carried out with the help of MATLAB software for magnesium like material. The graphical representations and observations have been discussed for deflection of beam under various boundary conditions and for distinct considered values of time and space as well.