复合材料迭层板弯曲分步分析法

本文提出了一种用于分析复合材料迭层板弯曲的新方法。首先利用经典理论进行初步分析,之后,据所得横向剪力,设定横向剪切应变,再进一步分析。本文方法基本未知函数少,基本方程易解,计算精度较高。     

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。     

材料沿厚度方向的非线性对复合材料层板分层的影响

基于修正的Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ非线性本构关系,用准三维有限单元分析了由层间应力引起的材料沿厚度方向的非线性对复合材料层板分层后屈及能量释放率的影响,结果表明材料非线性对能量释放率的影响与后屈曲形态密切相关,其中对Ⅱ型分层能量释放率的影响较大,而分层尖端应力场降低,局部变形增大。     

复合材料层板分级模型的研究与展望

本文着重介绍变量机动有限元与有限元网格叠加技术相结合而发展的复合材料层板的分级模型,并对贯穿宏观到细微观多重几何尺度,耦合电、磁、热、力等多种力学物理现象的当代计算固体力学难题之研究发表了一管之见     

柱面受温度载荷的轴对称横观各向同性压电热弹性圆柱的精化理论

将精化理论的研究方法推广到轴对称横观各向同性压电热弹性圆柱的研究中,利用压电热弹性问题的轴对称通解以及准调和函数的Bessel算子函数表示方法,获得了该圆柱在柱面受温度载荷作用下的精确耦合场;当柱面受到随轴向Z增大而逐渐减小的轴对称量纲为一的温度载荷时,绘制出圆柱在半径r分别为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0时的位移分量、电势、温度增量沿轴向z的分布。结果表明:圆柱在同一高度的情况下,径向位移和轴向位移随半径增大而增大,电势的绝对值也随半径的增大而增大,而温度增量随半径的变化则不明显。此外,本文还通过算例验证了该精化理论应用的正确性。     

复合材料非对称层板的横向变形特性分析

利用能量变分原理和非线性几何方程建立了具有弹性约束的复合材料层板在面内载荷作用下的非线性稳定性控制方程组．通过运用广义傅立叶级数法对控制方程组进行求解，得到了相应的载荷 中心挠度曲线，并重点分析了非对称层板在面内载荷作用下的变形特性．     

复合材料层板损伤后刚度衰退的实验研究

对复合材料单向板进行了0°、90°、45°拉伸实验,对铺层为[0°/90°]、[±45°]的层合板进行了拉伸实验,对玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维缠绕的NOL环试样分别进行了短梁剪切实验。实验结果表明:碳纤维/环氧树脂基体复合材料单向板没有明显的非线性行为,而层合板在树脂开裂、面内及层间剪切破坏导致的刚度降低却很明显。层间剪切破坏不仅导致剪切刚度的降低,还会引起弯曲刚度的降低。玻璃纤维、芳纶纤维增强树脂基复合材料在三点弯曲实验过程中体现了较强的抗损伤能力,韧性较好;而碳纤维增强树脂基复合材料抗层间损伤能力较差。本文用标准实验方法,跟踪载荷-变形曲线,得到了用于应力分析的刚度衰减系数。用最大应力准则及实验得到的刚度衰减系数,对直径为1400mm的纤维缠绕壳体进行了变形分析,计算结果与实验值一致性较好。     

具有压电材料薄板弯曲控制的有限元法

考虑一均匀各向同性薄板结构,在其上下表面离散分布状压电执行元件,在横向外载和电压共同作用下,分析板的弯曲变形,并通过变化作用于执行元件上的电压对板的变形进行控制,根据逆压电效应将电压转换成作用于板上的等效作用量,用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理导出压电结构板弯曲变形的有限元公式,并对环形板情况进行数值计算。     

层板复合材料的疲劳剩余刚度衰退模型

根据层板复合材料在疲劳载荷作用下刚度衰退变化的现象,研究了疲劳载荷对层板复合材料刚度衰退的影响,建立了一个用于描述层板复合材料在常幅疲劳载荷作用下的刚度衰退模型,导出了剩余刚度统计分布的表达式,给出了确定模型参数的方法.利用该随机模型,可以预报层板复合材料在给定应力水平的疲劳载荷作用下循环指定周次时剩余刚度的统计分布.实验数据表明,理论预报和实验结果符合得很好.     

含多椭圆孔(核)复合材料加筋层板的应力集中研究

基于各向异性体平面弹性理论中的复势方法,应用杂交变分原理建立了一种与常规有限元相协调的含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元,采用该杂交应力有限元来描述层板的椭圆核区域,采用杆单元来描述加强筋(杆单元的刚度取为层板沿筋条方向的刚度),其余区域采用常规8节点等参单元进行模拟,建立起分析含多椭圆核复合材料加筋壁板问题的力学分析方法,详细讨论了椭圆核大小、位置、筋条尺寸、相对位置、铺层比例等诸参数的影响规律,得到了一些有益的结论。     

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。     

局部损伤复合材料层合板的振动分析

本文采用了一种改进方法对局部损伤复合材料层合板进行了振动分析,将复合材料板中的损伤模拟为局部刚度的削减,并取三个损伤因子来刻画损伤的特性．利用高阶摄动法对其自由振动方程进行求解,主要计算了损伤板的自然振动频率和振动模态．相较于一阶摄动展开法,该方法在计算局部较大损伤问题中具有更高的准确度和敏感度．最后对损伤问题进行了参数研究,分析了不同的损伤因子（包括局部损伤程度、方向、面积大小）对板自由振动频率的影响．该方法为二维板局部损伤检测提供了有效精确的理论依据,并为损伤的定量评价提供了一种思路．     

强厚度叠层板的一种高阶单元

提出一种新的八节点平板元用于分析复合材料叠层厚板的静力问题,板的位移场在板面内采用抛物线型插值,而在板厚方向采用Maclaurin级数展开,使得厚度方向的插值为任意阶多项式,相当于厚板中的高阶理论,取不同的级数项数,可得到不同精度的解。该单元满足C^0连续条件,不需增加新的网络,也不需增加新的输入数据,只要增加多项式级数的项数,便可得到较高精度的解。文中研究了算法的收敛性及计算精度,并与已有结果作了比较。     

受弯脱层层板后屈曲有限元分析

脱层是复合材料层板结构中主要的缺陷形式之一。当脱层层板受到压力载荷的作用会造成脱层的局部屈曲和扩展,从而使结构的强度和刚度大为降低。含脱层层板的弯曲问题包含了脱层的压缩问题,却比压缩问题更加复杂。本文对含穿透脱层层板在纯弯载荷作用下的后屈曲问题进行了基于一阶剪切层板理论的几何非线性有限元分析,运用虚裂纹闭合技术求解了纯弯载荷作用下的脱层尖端的能量释放率各型分量,并用脱层扩展判据求解了脱层起始扩展载荷。     

Nonlinear Theory of Dynamic Stability for Laminated Composite Cylindrical Shells

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

一种求解层合圆柱壳的杂交应力单元

根据修正的余能原理，推导出一种求解复合材料层合圆柱壳的杂交应力单元。取用六面体等参单元，此单元反映了各层材料性质不同及应力分布沿整个厚度不连续现象，同时计入横向剪切变形和法向挤压变形，适用于厚层壳体。文章通过实例说明此单元能准确求出各层内的应力值，实用价值高。     

非线性压电效应下压电层合板的弯曲

考虑非线性压电效应,即电致弹性和电致伸缩效应情况下压电层合板的弯曲。从非线性压电方程和几何方程导出了压电层合板合应力、合力矩与应变之间的广义本构关系,这些关系关于电场是非线性的。利用Ritz法和双傅立叶级数得到四边简支对称压电层合板在高电场作用下的非线性解并进行计算。结果表明,只考虑线性压电效应只能适应于作用电场较低或基础层的刚度比压电层的刚度要大得多的情况。     

复合材料层合板的数值分析与实验

本文用云纹干涉法和逐层分析有限元法研究了Gr/PEEK[0/45－45/90]2S复合材抖层合板的变化特征,在层与层交接处,特别是0°与45°和一45°与90°层交接处,位移存在较明显的变化,说明这两种层接处有比较大的层间应力,是脱层的易发处.计算与实验结果都证实了这种变形特征．     

复合材料层合板在动集中力作用下的结构声强特性

本文研究了复合材料正交异性层合板在动集中力作用下的结构声强特性。应用MSC/-NASTRAN商业软件计算了复合材料正交异性层合板在动集中力作用下各单元的内力和速度,再应用MATLAB软件得出复合材料层合板的结构声强。算例表明,复合材料正交异性层合板的结构声强流线图与各向同性板存在明显不同的特性。复合材料正交异性层合板的结构声强流线图受边界条件、层合板叠层顺序和层数的影响。从结构声强向量图和流线图可获得关于能量传递路径、源位置和能量汇合点的许多信息。进一步,结构振动产生的噪声可根据上述信息加以控制。     

一种诊断复合材料层合板损伤的频响方法

本文首先选取对故障比较敏感,又能反映结构动力学特性的频响函数作为诊断故障的参数。通过计算无损板在给定模态下各单元的模态能量,求得每个单元对该阶模态下全板能量的贡献,并由模态实验得到损伤前后频响函数在各阶共振峰处的变化。分析发现两者之间存在内在联系,从而得到一种分析小损伤位置和范围的新方法。