用回传波射矩阵法分析框架的地震效应

结构在地震载荷作用下的瞬态响应分析对抗震设计很重要. 大部分地震效应 研究采用时程积分等数值方法. 回传波射矩阵法是桁架和框架结构瞬态响应的一种新的频域 矩阵分析法. 基于Bernulli梁理论的回传波射矩阵法扩展到地面加速度载荷的情形, 对一榀钢制框架在地面El Centro波加速度作用下的瞬态应力计算, 结果表明该方法 能准确有效地进行结构的地震效应分析.     

带有全铰节点的三维杆系结构静力分析的回传波射矩阵法研究

推导出含有全铰节点的三维杆系结构的回传波射矩阵表达式,完善了具有任意连接和约束的空间杆系结构静力分析的回传波矩阵法.基于节点平衡方程和协调方程,推导出表达杆件近端位移和远端位移关系的传递分配矩阵及载荷源向量,并通过由对偶坐标系下近端位移和远端位移的关系获得结构的总体相位矩阵,再引入转列矩阵,进而推导出结构的回传波射矩阵,在此基础上求解以杆端位移为基本未知量的线性方程组,最终得到精确确定所有杆件的杆端位移及杆端内力的矩阵列式.给出了空间杆系结构算例分析,与有限元结果比较,验证了回传波射矩阵法的计算精度.     

复合材料层合加肋板中的瞬态波传播

研究复合材料加肋层合板结构受冲击载荷作用下的瞬态波传播.加肋层合板模型被处理成层合板的弯曲运动与层合梁的扭转与弯曲运动的耦合连续模型.通过Laplace变换,并采用回传射线矩阵法(MRRM),基于一阶剪切变形层合板理论,确定复合材料加肋层合板结构中传播的各条射线群.采用FFT变换,计算各种冲击载荷作用下加肋层合板结构的短时瞬态响应,并分析讨论脉冲类型对加肋层合板结构短时瞬态响应的影响.     

回传波矩阵法在杆系结构静力分析中的应用

回传波矩阵法最初是由Pao等人分析二维框架结构动力响应时提出的。对于三维杆系结构的静力分析,为了确定结构的位移和内力,先要建立传递分配矩阵和载荷源向量,这可通过列出所有节点的静力平衡方程和位移协调方程来实现。同时,通过分析每根杆近端位移和远端位移的关系,建立结构的回传波矩阵（重分配矩阵）。在此基础上求解线性方程组,就可以得到结构的位移和内力。本文推导了空间杆系结构的有关矩阵方程式,并给出了一固定梁的两端弯矩求解算例。     

具有任意截面形状的各向异性平面杆系结构静力分析的回传波射矩阵法

基于Timoshenko梁静力理论和各向异性材料的本构关系,对于一般截面形状的杆系结构,推导了杆端内力与杆端位移之间的关系,并给出了作用于杆件上的荷载转化为等效节点荷载的方法.以混合节点为例,根据结构节点的力平衡和位移协调条件,推导了常见形式节点的传递分配矩阵和载荷源向量,进而得到结构的回传波射矩阵列式,求解以杆端位移为基本未知量的矩阵方程,给出了杆端位移和内力的计算公式.文中给出了算例分析.与有限元法数值结果的比较表明,回传波射矩阵法用于分析各向异性材料平面杆系结构的静力问题是有效和精确的.     

在埋置框架中应力波传播的影响因素分析

基于埋置框架的回传射线矩阵法,分析桩土刚度比、荷载作用方向等对埋置框架轴力波、剪力波和弯矩波的影响,并与框架结构进行比较.结果表明:荷载作用方向对埋置框架的轴力波和弯矩波影响较大;由于土体的影响,埋置框架与普通框架的瞬态波有很大不同.     

基于Walsh级数法层合梁自由振动分析

本文提出了一种基于Walsh级数离散化方法(WSM)的频率求解方法,对具有一般边界条件的层合梁进行了自由振动分析。采用考虑剪切效应和转动惯量的一阶剪切变形理论建立了层合梁理论模型,采用边界权重参数等效一般边界条件。以Walsh级数作为基函数离散位移最高阶导数再进行积分, 由边界条件确定这一过程中产生的积分常数。将离散后的位移与转角代入控制方程转化为单变量线性方程。在此基础上,通过求解线性代数方程,可以得到复合材料层合梁的频率。对照现有文献计算结果,得到WSM法具有较好的收敛性和精度的结论。     

对称角铺设复合材料层合梯形板振动分析的一种有效方法

本文给出了对称角铺设备复合材料合梯形板振动特性分析的一种有效方法，可方便地处理具有内部点支承及各种边界支承时矩形，平行四边形，三角形，等腰梯形，与非等腰梯形层合板的横向弯曲振动问题。     

柔性基/硅层合悬臂梁振动响应的有限元分析

应用ABAQUS建立了柔性基/硅层合悬臂梁有限元模型,计算了在位移载荷下,柔性基/硅层合悬臂梁中硅层的应力变化,分析了层厚比的变化对柔性基/硅层合悬臂梁低阶固有频率以及振动响应的影响,并与铝基层合悬臂梁进行了对比.结果 表明:柔性基可以大幅减小硅层上的应力;封装层和硅层的层厚比越大,柔性基/硅层合悬臂梁的低阶固有频率越大;同时,位移和速度响应明显减小,响应的周期也减小.表明增大封装层和硅层的层厚比,可以有效地提高柔性基/硅层合悬臂梁的整体性能和稳定性,提高其抗冲击性能.反之,会增大柔性基/硅层合悬臂梁发生共振现象的概率,不利于其整体稳定性的提升.此研究结果可为柔性电子器件结构振动特性的优化设计提供理论参考.     

基于传递矩阵法的U型管流固耦合特性研究

基于考虑剪切变形与转动惯量的Timoshenko梁理论,建立充液U型管流固耦合动力学模型.采用传递矩阵法求解U型管路固有频率与简谐激励下的稳态响应,并通过与FEM计算结果对比,验证了本文计算方法的正确性.采用该计算方法对管内流体的质量效应与弯曲半径对传递函数的影响进行了计算分析.本文提出的U型管路流固耦合计算方法可为换热器中U型管的减振降噪设计提供参考.     

有关复合材料迭层板平面响应的理论

为了准确地分析迭层板的平面响应，本文建立了一种以Ｒｅｉｓｓｎｅｒ的新的混合变分原理为基础的迭层板剪切变形理论。将一阶剪切变形理论的平面位移叠加一项交错线性数函数平模拟平面位移沿厚度的变化，为保证层间应力的连续性，将横向剪切应力处理成厚度从标的二次函数。将该理论具体实施到迭层的柱形弯曲问题中，理论解与Ｐａｇａｎｏ的精确解比较的结果说明了本文的迭层板理论对于分析平面响应是非常有效的。     

Effective Elastic Properties of Laminated Composite Materials with Interfacial Defects

International Applied Mechanics - The problem of effective elastic properties of stochastic laminated composite is solved. The imperfect interface conditions between the reinforcement and the...     

受分布载荷复合材料层合梁应力分析的一般理论

为了克服层合梁经典理论的缺点，提高层间应力的计算精度，提出了受分布载荷层合梁应力分析的一般理论。首先根据叠加原理将原始受力状态分解成对称与反对称受力状态。然后用正交完备的三角级数和勒让德级数构造这两种受力状态中每一铺层与层间胶层的位移场，并应用广义势能原理确定位移场中的待定系数，从而确定层合梁的位移场和应力场。同时，单层梁与单层梁之间的胶层被视为各向同性材料并且与其它材料层具有相似的力学特性，即具有有限厚度、有限弹性常数。计算结果显示,这种解法的收敛性非常好，根据物理方程与根据平衡方程得到的横向剪应力和正应力分布非常一致。     

Seismic Wave Propagation in Composite Elastic Media

It has been known since the time of Biot–Gassman theory (Biot, J Acoust Soc Am 28:168–178, 1956, Gassmann, Naturf Ges Zurich 96:1–24, 1951) that additional seismic waves are predicted by a multicomponent theory. It is shown in this article that if the second or third phase is also an elastic medium then multiple p and s waves are predicted. Futhermore, since viscous dissipation no longer appears as an attenuation mechanism and the media are perfectly elastic, these waves propagate without attenuation. As well, these additional elastic waves contain information about the coupling of the elastic solids at the pore scale. Attempts to model such a medium as a single elastic solid causes this additional information to be misinterpreted. In the limit as the shear modulus of one of the solids tends to zero, it is shown that the equations of motion become identical to the equations of motion for a fluid filled porous medium when the viscosity of the fluid becomes zero. In this limit, an additional dilatational wave is predicted, which moves the fluid though the porous matrix much similar to a heart pumping blood through a body. This allows for a connection with studies which have been done on fluid-filled porous media (Spanos, 2002).     

Free Vibration Analysis of Moderately-Thick Laminated Doubly-Curved Shells with the Modified Higher-Order Theory

In this work,the free vibration properties of moderately-thick laminated doubly-curved shells are investigated.The mathemat-ical model of the natural frequency of the simply-supported laminated doubly-curved shell is formulated via the variational principle.Based on the numerical solutions,the influences of the shell type,the aspect ratio,the lamination angle and the layer number on the free vibration are discussed.The obtained results show that,for the symmetrically laminated curved shells with fixed thickness,when the layer number is greater than 4,the increasing number has no impact on the natural frequency;however,the lamination angle plays a key role in the fundamental frequency of the spherical shell,while it has little effect on the hyperbolic paraboloid shell.Particularly,a higher-order shear deformation theory with modified parameters is developed for the moderately-thick laminated doubly-curved shells in this work,i.e.,the geometrically nonlinear strain-displacement relationships are derived with a stricter series expansion form,which are more suitable for the moderately-thick curved shells.     

Nonlinear Theory of Dynamic Stability for Laminated Composite Cylindrical Shells

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｓｈｅｌｌｓａｒｅｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｉｎｇ ,ｔｈｅｙｍａｙｆａｌｌｉｎｄｙｎａｍｉｃｂｕｃｋｌｉｎｇｏｒｄｙｎａｍｉｃｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ .Ｉｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｉｓｓｕｄｄｅｎｌｙａｐｐｌｉｅｄ ,ｏｒｉｔｉｓｃｈａｎｇｉｎｇｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｌｙ ,ｓｕｃｈａｓｉｍｐｕｌｓｉｖｅｌｏａｄｉｎｇ ,ｔｈｅｎ ,ｄｙｎａｍｉｃｂｕｃｋｌｉｎｇｗｉｌｌｈａｐｐｅｎｆｏｒｔｈｅｓｈ…     

压电复合材料层板柱面弯曲的精化理论

本研究旨在建立精确的压电复合材料层板理论。位移场和电势场采用近似表达，其沿板厚的分布通过构造高精度的位移分布函数和电势分布函数来描述。这两个函数由三雏弹性平衡方程和静电平衡方程的特解来导出，从而满足复杂的力电耦合关系和各类连续条件，保证了本文理论的高精度。本文理论仅涉及4个位移和电势变量，且不随层数的增加而增多，较之变量随层数而增多的分层理论简单得多，平衡方程形式简单；也便于发展成有限元等数值模型。通过与三维精确解比较，算例显示了本文理论的高精度和有效性。     

变角度纤维复合材料环扇形层合板的自由振动分析

与传统的直线纤维增强复合材料相比,变角度纤维复合材料具有更强的可设计性,为改善结构性能提供了更大的可能.鉴于此,本文将研究纤维的变角度铺设对复合材料环扇形层合板的自振频率及振动模态的影响.假设纤维的方向角沿环扇形板的径向线性变化,基于经典的层合板理论,采用微分求积法获得了环扇形层合板自由振动问题的数值解.通过与现有文献...     

基于Layerwise离散层理论的复合材料夹层板屈曲分析

复合材料夹层结构由于面板和芯层力学特性差异较大,屈曲分析时要分层考虑各层的剪切变形.基于Reddy的Layerwise离散层理论,假设每一层变形服从一阶剪切变形理论,在统一的位移场描述下,推导建立了一种用于复合材料夹层结构屈曲分析的四节点四边形板单元,并采用混合插值方法对单元的剪切锁定进行了修正.分别对三种典型的夹层板结构进行线性屈曲有限元分析,并将计算结果与文献中已有结果进行了对比.结果表明:论文的分析方法能离散考虑各层的力学特性,将结构离散为多层时,计算结果与三维弹性理论或高阶板理论吻合;将结构等效为单层时,计算结果与基于一阶剪切变形理论的文献结果吻合,验证了单元的有效性.     

外载荷作用下水泥砂浆复合材料中的弹性波波速分析

为研究水泥基复合材料中弹性波频散特性,应用主频分别为50kHz、300kHz和1MHz三种声波探头,对钢纤维体积含量分别为0.5%、1.0%和3.0%的三种钢纤维增强水泥砂浆试件进行了单轴压缩下的弹性波测试实验。结果表明:在加载初始阶段,P波波速随着载荷增大而明显增大,但这种增大趋势逐渐减弱,并达到一个较稳定的值。随着钢纤维体积含量增加,波速有增大趋势。S波具有类似趋势,但其增幅比P波小得多。三种材料均表现出一定的频散效应。为消除材料在初始加载过程的非线性特性影响,采用了相对波速的方法,并讨论了相对波速的频散效应。结合多组份未胶结模型和Hashin-Shtrikman上限模型,应用一种无量纲理论模型,对比分析了弹性波波速频散规律。