黏弹性结构蠕变屈曲特性的分析

分析了线黏弹性正交铺设层合板的蠕变失稳问题,由相空间的特征方程解出临界载荷,经Laplace数值反演得到屈曲载荷与时间的关系;然后,通过建立扰动模型和分析变形的有界与无界增长,讨论了黏弹性结构延迟失稳的特性,解释了临界载荷与失稳时间的具体含义．     

黏弹性板的大挠度蠕变屈曲

研究了具有初始小挠度受轴向压载黏弹性板的蠕变屈曲问题,在建立控制方程时,利用了von Karman非线性应变-位移关系,并考虑了初始挠度,用标准线性固体模型描述材料的黏弹性特性,在求解非线性积分方程时,利用梯形公式计算记忆积分式,将非线性积分方程化为非线性代数方程进行数值求解,得到了结构的蠕变变形过程,又将问题退化到小挠度情况进行研究,得到了挠度随时间扩展的解析解,分析了瞬时失稳临界载荷、持久临界载荷的物理意义,讨论了考虑几何非线性对黏弹性板蠕变屈曲的影响。     

弹性薄板的后屈曲特性

文章用三维弹性理论的非线性应变公式研究了弹性薄板的后屈曲特性，旨在探讨冯·卡门平板大挠度方程的可靠性范围。计算结果表明，当板中薄膜力较大时，用冯·卡门方程描述后屈曲问题会产生较大的误差。     

黏弹性层合圆柱壳的蠕变分岔屈曲

采用Boltzmann积分型本构关系描述铺设单层的黏弹性力学行为,基于DMV扁壳假定和Kármán- Donnell几何非线性关系,研究了对称铺设黏弹性层合圆柱壳的前屈曲变形特征和分岔蠕变屈曲．对玻璃纤维/环氧树脂基复合材料层合圆柱壳的分析结果表明,在前屈曲阶段,挠曲变形和环向薄膜力随时间的变化趋势主要取决于圆柱壳的铺设方式,可以呈现完全相反的变化特征;层合短圆柱壳两端的边界条件对其蠕变分岔屈曲行为有决定性的影响,径厚比的增加将使分岔形式的延迟失稳现象更加明显．     

屈曲黏弹性矩形板的非线性振动分岔

采用Melnikov法及Galerkin原理研究了屈曲黏弹性矩形板的非线性振动分岔,并讨论分析了长宽比、板厚等因素对屈曲黏弹性矩形板发生混沌运动区域的影响。     

软铁磁薄板磁弹性屈曲的理论模型

铁磁弹性薄板的磁弹性屈曲问题一直作为电磁——弹性力学相互作用的一个基本模型进行研究,而作用在其磁介质上的磁力计算则是定量理论预测准确与否的关键．到目前为止,文献上已有的理论模型对悬臂铁磁梁式悬臂板在横向磁场中磁弹性屈曲的理论预测值始终高于实验值,有的甚至相差１００％左右．本文基于电磁力计算的微观安培电流模型,严格给出了软铁磁薄板等效横向磁力的宏观计算表达式．在此基础上,建立了电磁——力学相互耦合作用的非线性理论模型．该模型能描述铁磁薄板结构在非均匀横向磁场环境中的磁弹性失稳（或屈曲）．其定量分析采用了有限元法和有限差分法相结合．数值结果显示：本模型给出的磁弹性屈曲的临界磁场值与实验值符合良好．与此同时,文中还对文献中认为较成功的Ｍｏｏｎ－Ｐａｏ模型的基本假设进行了分析．定量结果发现：Ｍｏｏｎ－Ｐａｏ理论模型的基本假设仅在梁式板的长厚比Ｌ／ｈ比较大时（约在２００左右）,是可以接受的,而当Ｌ／ｈ较小时,该假设将导致理论值与实验值的较大误差．Ｌ／ｈ比值越小,理论值与实验值的误差越大     

含基体横向损伤的黏弹性板的蠕变后屈曲分析

基于Schapery三维黏弹性损伤本构关系,引入沈为和Kachanov损伤演化方程,建立了基体横向损伤的纤维单一方向铺设黏弹性板的损伤模型;应用von Karman板理论,导出了考虑损伤效应的具初始挠度的纤维单一方向铺设黏弹性矩形板的非线性压屈平衡方程. 对未知变量在空间上采用差分法离散,时间上采用增量算法和Newton-Cotes积分法离散,控制方程被迭代求解. 算例中讨论了损伤以及有关参数对黏弹性复合材料板后屈曲行为的影响,且与已有文献的结果进行了比较. 数值结果表明：随着外载荷或者初始挠度的增大,板后屈曲趋于稳定时的挠度就愈大,损伤的影响愈明显;而随着长宽比的增大,板后屈曲趋于稳定时的挠度愈小,损伤的影响却随之增大.     

面外压力下蜂窝结构弹性屈曲临界载荷

1 引言蜂窝结构越来越广泛地用于船舶、车辆、飞机、航天器、大型空间站,并被用作能量吸收器件.例如,航天器登陆舱上,用蜂窝结构吸收冲击能量.蜂窝结构在面内及面外(面外即图1(a)的z 方向)载荷作用下的强度和稳定性分析,在工程实践中有重要意义.面内载荷作用下蜂窝结构的强度分析、弹塑性屈曲和断裂特性的研究,近年来发展较快.面外压力下蜂窝结构的弹性屈曲分析,目前还没有理论分析模型,只有半经验     

黏弹性夹层环形薄板自由振动的理论解

基于薄板小挠度理论和Kelvin-Voigt 黏弹性本构方程,建立了黏弹性夹层环形薄板振动控制方程.采用分离变量法计算了内边固支、外边自由黏弹性夹层环形薄板的固有频率和振型,并与有限元计算结果进行比较. 分别讨论了夹心层比和内外半径比对固有频率及衰减系数的影响. 研究表明:系统频率随夹心层厚度增大,先增大后减小,而衰减系数一直增大;系统频率和衰减系数随内外半径比增大而增大.     

Hamilton体系下矩形薄板受抛物线压力载荷的屈曲分析

针对四边简支矩形薄板在两对边相向的非线性分布压力下的面内应力分布以及屈曲问题,应用弹性力学的Hamilton体系和Galerkin法进行了研究.基于弹性力学的平面矩形域Hamilton体系,根据辛本征向量展开解法,得到了对应于零本征值和非零本征值的含待定常数的实数型面内应力分布通解.依据必须满足的应力边界条件,导出了矩形薄板在抛物线分布载荷下的面内应力分布.考虑到应力分布表达式的复杂性,用完全的解析方法得到屈曲载荷是不可能的.因此,运用基于虚功原理的Galerkin法,根据四边简支矩形薄板弯曲的位移边界条件,给出了不同长宽比矩形薄板受抛物线分布载荷的屈曲临界载荷.通过与已有文献中DQ法给出的数值计算结果比较,表明了本文求解方法的有效性和正确性.基于所给出的结果,可望为解决矩形薄板在非线性分布载荷下的面内应力分布以及屈曲问题提供一种新的研究方法.     

复合材料层合板蠕变屈曲与变形的优化问题

将瞬时弹性失稳荷载、持久临界荷载和后屈曲持久变形刚度作为复合材料层合板蠕变屈曲与变形的优化指标,对几组纤维铺设方式进行讨论,构造多目标优化模型,就纤维铺设角进行优化分析.考虑横向剪切变形效应,分别利用Laplace变换和准弹性方法,导出了这三个优化指标的计算公式.     

粘弹性结构自由振动分析

提出一种分析粘弹性结构自振特性的数值方法,通过弹性等效空间特征值问题及一个代数方程的求解,得出粘弹性结构的频率及振型。此外建立了薄板的粘弹性动力方程并给出相应的求解方法。文中做了数值验证。     

矩形板非线性蠕变损伤屈曲特性分析

基于Von Karman非线性板理论和Kachanov-Rabotnov损伤理论,建立了在横向和面内载荷共同作用下考虑蠕变损伤效应的矩形板的非线性控制平衡方程,采用有限差分法和时间增量算法对未知变量进行离散,对整个问题进行迭代求解,分析了几何非线性、荷载等因素对板非线性蠕变损伤特性的影响。     

四角点支承四边自由矩形薄板屈曲问题的新解析解

角点支承矩形薄板的屈曲问题是板壳力学的一类重要课题,控制方程和边界条件的复杂性导致寻求该类问题的解析解十分困难。虽然各类近似/数值方法可用于解决此类难题,但作为基准的精确解析解在公开文献中鲜有报道。本文基于近年来提出的辛叠加方法,解析求解了四角点支承四边自由矩形薄板的屈曲问题。首先将问题拆分为两个子问题,接着利用分离变量与辛本征展开推导出子问题的解析解,最后通过叠加获得原问题的解。由于求解过程从基本控制方程出发,逐步严格推导,无需假定解的形式,因此本文解法是一种理性的解析方法。数值算例给出了不同长宽比和不同面内载荷比情况下,四角点支承四边自由矩形薄板的屈曲载荷和典型屈曲模态,并经有限元方法验证,确认了解析解的正确性。     

Stability of Plates with an Oblique Edge Crack under Tension

The stress–strain state and local buckling of thin plates with an oblique edge crack are studied. An expression for critical stresses is derived     

多层正交异性矩形薄板弯曲振动稳定解析解

构造了带有补充项的双重正弦傅里叶级数通解来求解各种边界条件的多层正交各向异性矩形薄板的弯曲、振动和稳定问题.将坐标轴取在中性面上,求出用挠度表示的应力表达式,然后由横截面上每单位宽度的应力合成板的内力;再将层合板的内力代入板的平衡方程中得到板的控制方程,将多层板的物理参数折算为等价的单层板物理参数;最后联立控制方程与边界条件,求得未知量的系数并代入本文的通解中.本文的通解不需要叠加即可求解各种边界条件的板的弯曲、振动和稳定问题;现有的对于单层板的研究都可以用本文的方法拓展到多层板领域;对于复杂边界条件的板,也可以使用该通解分析.     

高温外压下薄壁筒蠕变屈曲实验研究

本文介绍了作者研制的圆柱壳外压蠕变屈曲实验装置,用1Cr18N_i9Ti薄壁式筒在650℃下进行了外压失稳及蠕变屈曲实验,所得结果与理论分析有较好的一致性。     

Time-temperature-stress equivalence and its application to nonlinear viscoelastic materials

Stress-dependence of the intrinsic time of viscoelastic materials is investigated. The influence of stress level on the intrinsic time is considered to be similar to that of temperature, pressure, solvent concentration, damage and physical aging. The time-temperature-stress equivalence principle is proposed, by employing which, the creep curves at different temperatures and stress levels can be shifted into a master curve at reference temperature and stress level. Thus the long-term creep behavior of viscoelastic materials at a lower temperature and stress can be predicted from the short-term one at a higher temperature and stress. As an example, the nonlinear creep behavior of high-density polyethylene (HDPE) at room temperature is studied using the time-temperature-stress equivalence principle presented. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19632030, 50003005) and by the Education committee of Human Province (No. 99C122).     

ON THE ORIENTATION OF BUCKLING DIRECTION OF ANISOTROPIC ELASTIC PLATE UNDER UNIAXIAL COMPRESSION

The theory of small deformation superimposed on a large deformation of an elastic solid is used to investigate the buckling of anisotropic elastic plate under uniaxial compression. The buckling direction (the direction of buckling wave) is generally not aligned with the compression direction. The equation for determining the buckling direction is obtained. It is found that the out-of-plane buckling of anisotropic elastic plate is possible and both buckling conditions for flexural and extensional modes are presented. As a specific case of buckling of anisotropic elastic plate, the buckling of an orthotropic elastic plate subjected to a compression in a direction that forms an arbitrary angle with an elastic principal axis of the materials is analyzed. It is found that the buckling direction depends on the angle between the compression direction and the principal axis of the materials, the critical compressive force and plate-thickness parameters. In the case that the compression direction is aligned with the principal axis of the materials, the buckling direction will be aligned with the compression one irrespective of critical compressive force and plate-thickness. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19772032).