复合材料条形域问题的混和状态Hamiltonian元的半解析解

本文给出了复合材料条形域问题混和状态Hamilton正则方程的一种强有力的半离散半解析解法,并给出了算例.     

板问题混合变量等参Hamiltonian元的半解析解

本文给出板问题混合变量方程的一种半离散半解析方法－混合变量等参Ｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎ元。该方法沿板厚方向未作任何有关位移和应力的人为假设，而是采用控制论中方法给出真解，所以可以求解任意厚度板问题。     

含金属内衬的复合材料缠绕壳结构应力场分析的混合状态Hamilton元半解析法

本文将基于Hellinger-Reissner广义变分原理,提出一种分析复合材料缠绕壳结构应力场分析的混合状态Hamilton元半解析法.该方法在周向面内采用有限元离散;而沿径向对状态方程进行解析求解.在求解过程中,采用了传递矩阵技术,以保证层间位移和应力的连续性,并建立了缠绕结构的内、外表面状态变量之间的关系.为此,不论缠绕结构的层数有多少,最后都归结为求解缠绕结构内、外表面未知量.同常规位移有限元法相比,此方法大大地降低了求解未知量的数目.文中还采用Chang F K提出的复合材料缠绕结构的破坏准则,对一在服役工况下具有金属内衬的复合材料缠绕壳典型结构进行了强度校核.     

叠层椭圆形板自振频率的变分解

根据应力变分方程和伽辽金变分方程原理,导出混合变分方程,并将其转换成状态方程,使状态空间理论和变分解相结合,给出叠层正交各向异性椭圆形板的自振频率。得到的解能满足层间连续性条件,数值结果令人满意。     

一个厚薄板通用的三角形板弯元

本文提出了一个新的厚薄板通用的三角形板弯元,根据Hellinger-Reissner变分原理推导出来的新单元具有独立的转角、位移、剪应变和弯曲应变的插入函数,它没有其它混合元所存在的一些缺点。一些典型例子表明这个新单元具有很好的特性,刚度矩阵简单,计算精度高,收敛速度快以及厚薄板通用性强。     

半解析板－梁超级元

本文构造了一种半解析板－梁超级元，它由板－梁超级弯曲元与板－梁超级平面元组合成。由于采用解析型的梁函数作为超级元弯曲位移模式，因而这一超级元具有精度高、自由度少的优点。用超级元法对由大量板和梁构件组成的复杂结构进行整体分析、尤其是进行动力分析时，这一超级元是一种高效的单元。文中导出了这一超级元的全部列式。     

矩形空腔内Stokes流的状态空间有限元法

基于Hellinger-Reissner二类变分原理,从平面Stokes流问题的平衡方程、连续性要求和边界条件出发,得到相应的Hamilton函数,建立Hamilton正则方程后,采用分离变量法对场变量进行离散求解:在x方向采用有限元插值,在y方向采用状态空间法给出控制坐标方向的解析解。计算过程中的指数矩阵均采用精细积分法求解,使得本文算法具有高效率、高精度、对步长不敏感的优点。通过对侧边自由液面边界条件的单板驱动矩形空腔Stokes流问题的求解,得到与文献相同的结果,从而验证了本文方法的有效性。本文旨在将弹性力学状态空间有限元法的思想引入到低雷诺数流体力学中,为Hamilton体系下研究复杂边界Stokes流问题提供新的途径。     

复合材料条形域问题的混和状态Hamiltonian元的半解析解

本文给出了复合材料条形域问题混和状态Ｈａｍｉｌｔｏｎｉａｎ正则方程的一种强有力的半离散半解析解法，并给出了算例。     

弹性力学混合状态方程的小波解法

应用小波理论求解弹性力学混合状态方程，讨论了解的收敛性。从文中的数值算例不难看出，该方法不失为混合状态方程一种新的求解途径。     

功能梯度压电材料板的有限元解

本文利用变分原理和功能梯度压电材料的本构关系、几何关系、板的边界条件等,推导出功能梯度板的有限元方程。其中考虑了横向剪切变形的影响,采用了板变形问题的Mindlin假设,板内电势设为声：Ф=ψ0（x,y）＋ψ1（x,y）z＋ψ2（x,y）z^2＋ψ1（x,y）g（z）,并假设材料的力学和电学常数均沿板厚度z方向按同一函数规律K=K^0f（z）变化,其中f（z）为任意的函数形式。为了验证本文方法的正确性,以功能梯度压电材料正方形板为例,使板所受的机械荷载和电荷载以及函数f（z）的形式与参考文献中所给出的相同,利用本文中提出有限元法计算了功能梯度板的电势和位移,所得结果与参考文献中的几乎一致。最后用此法计算四边简支,接地,线性梯度的PZT-4正方形板受均布荷载作用下的挠度和电势分布。     

Hamiltonian parametric element and semi-analytical solution for smart laminated plates

Based on the Hellinger-Reissner (H-R) mixed variational principle for piezoelectric material, a unified 4-node Hamiltonian isoparametric element of anisotropy piezoelectric material is established. A new semi-analytical solution for the natural vibration of smart laminated plates and the transient response of the laminated cantilever with piezoelectric patch is presented. The major steps of mathematical model are as follows: the piezoelectric layer and host layer of laminated plate are considered as unattached three-dimensional bodies and discretized by the Hamiltonian isoparametric elements. The control equation of whole structure is derived by considering the compatibility of generalized displacements and generalized stresses on the interface between layers. There is no restriction for the side-face geometrical boundaries, the thickness and the number of layers of plate by the use of the present isoparametric element. Present method has wide application area.     

反对称斜交叠层板双向弯曲问题的横向基理论解

研究反对称斜交叠层板的双向弯曲问题。根据横向基理论，在厚度方向，给出了三个方向位移沿厚度的分布规律；在面内方向，采用升阶谱位移函数；然后，应用最小势能原理导出叠层板的静力控制方程。通过对多种层数和铺层角的层板力学响应计算分析表明：在典型位置的应力分布，本文解与三维弹性解符合很好，并有较好的收敛性。     

考虑几何与压电非线性行为压电层合轴对称圆板的精确解

研究可移简支及夹支边界条件下,轴对称压电层合圆板在强电场和机械荷载联合作用下的非线性变形.考虑电致伸缩的非线性压电效应及几何非线性的影响,导出轴对称压电层合圆板的控制方程.通过调整坐标轴的位置对控制方程进行简化,得到关于挠度和径向力的4阶非线性控制方程.再通过简单的积分并引入无量刚变量将控制方程等价地化为2阶非线性耦合微分方程组.利用幂级数法得到可移简支及夹支边界条件下强电场和均布荷载共同作用时的挠度、径向力及径向位移的幂级数精确解.通过对双、单压电晶片执行器的数值计算及分析,得到电场、外载对于位移、径向力的影响关系.     

受热复合材料层合板的非线性静动态响应分析

基于高阶剪切变形理论，突出考虑横向正应变和横向剪切应变的影响，对受热和外力联合作用下复合材料层合板的非线性静、动态响应进行分析。动态分析时计及了转动惯量的影响，给出了Ｃ°类有限元公式。文中数值算例同现有文献和三维有限元计算结果进行了比较，证明了本文方法的精确、有效性。文中还对层合反的边界条件、纵厚比及铺设角度对非线性动态响应的影响进行了分析。     

复合材料条形域问题混合状态Hamiltonian元的半解析解

给出了复合材料条形域问题的混合状态Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程及其有效的半解析法。该方法不同于通常的半解析法，需先给出满足规则几何形状和简单边界条件的解析函数，利用Ｈａｍｉｌｔｏｎ矩阵的正交性质，采用控制论中的理论与方法后给出复杂几何形状和边界条件的解析函数，这样沿板厚方向就不需引入任何有关位移和应力的人为假设，从而引入了复合材料计算中剪切效应的影响，且发挥了Ｈ型方程的传递矩阵法优点，保证了层间位移和应刀的连续，建立了条形梁上下表面相变量之间的关系式，然后利用打靶法进行求解。     

基于各向异性修正偶应力理论的Reddy型层合板的自由振动

论文基于各向异性修正偶应力理论建立了只含一个尺度参数的Reddy型复合材料层合板的自由振动模型.同见诸于文献的细观尺度Kirchhoff薄板偶应力模型相比,论文提出的新模型能够更精确的预测细观尺度下的中、厚层合板的自振频率.基于Hamilton原理推导了细观尺度下Reddy型复合材料层合板的运动微分方程以及边界条件,并以正交铺设的四边简支复合材料层合方板为例进行了解析求解,分析了尺度参数对自振频率的影响并对比了Kirchhoff、Mindlin和Reddy等三种板模型计算结果的异同.算例结果表明论文所给出的模型能够捕捉到复合材料层合板自由振动问题的尺度效应.另外,在细观尺度下Kirchhoff板模型所预测的自振频率相对于Mindlin板模型和Reddy板模型总是过高,且越接近厚板三者的差别就越大,这与经典理论中三种板模型的对比情况是一致的.     

轴对称层合圆柱壳混合状态方程的弱形式及其边值问题

从Ｈｅｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理出发，在柱坐标系中，导出圆柱壳轴对称问题的弱形式混合状态方程和边界条件，联用状态空间法给出强厚度叠层柱壳的解析解，此法使得求解该类问题的形式得以扩大和统一。     

一种高效率弹塑性有限元分析新方法：增量杂交／混合修正弦线模量法

本文在文献[1]给出的放松应力增量平衡约束的修正余能广义变分原理基础上,提出一种高效率的弹塑性有限元分析的新方法——增量杂交/混合修正弦线模量法。该法保持了文[1]方法的全部优点,而在迭代过程中,依据材料的单向拉伸应力—应变关系,不断改变过渡区和塑性区单元柔度矩阵和塑性矩阵中的弹性模量;并在体积压缩模量不变假设下,相应地改变过渡区单元矩阵中的泊松系数。从而大大降低了迭代收敛次数和单刚计算量,提高了多类变量弹塑性有限元分析的计算效率和收敛精度。