EXACT SOLUTIONS FOR FREE VIBRATIONS OF TRANSVERSELY ISOTROPIC CIRCULAR PLATES

By virtue of the general solution of dynamic elasticity equations for transverse isotropy as well as the variable separation method, three-dimensional exact solutions of circular plates are obtained under two types of boundary conditions. The solutions can consider both axisymmetric and non-axisymmetric cases. Solutions based on the classical plate theory and Mindlin plate theory are also presented under the corresponding boundary conditions. Numerical results are finally presented and comparisons between the three theories are made. The project is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19872060).     

三角形夹芯板夹心层的等效弹性常数

推导了三角形夹芯板夹心层的等效弹性常数,为验证所推导的弹性常数的合理性,用NASTRAN有限元计算程序对两种模型进行了静力计算比较,一种是用所推导的弹性常数将夹心等效后,以层合板的形式进行计算的模型,另一种是对整个结构直接采用板单元进行计算的模型.计算结果表明:两种模型结果吻合良好.     

横观各向同性介质中弹性波的吸收边界条件

在数值求解固体中的弹性波动问题时，常需引入吸收边界条件来限制大范围或无边界的求解区域，使数值计算得以顺利进行。本文通过合成简单的一阶偏微分算子，给出了横观各向同性介质中弹性波的吸收边界条件，其中每个单一的算子均可完全吸收沿某一角度出射的平面波。文中还基于弹性波的势函数理论，导出了准Ｐ波和准Ｓ波在吸收边界处的反射系数公式，用以检验其吸收能力。本文所给出的吸收条件，形式简单，且算例表明吸收效果良好，因     

横观各向同性层状场地对入射SH波的响应分析

本文采用横观各向同性层状弹性模型模拟半空间之上的层状了，推导了在ＳＨ波入射时这种场地土的动力刚度矩阵及基岩输入运动时场地呼应的计算公式，算例表明，横观各向同性层状场地与各向同性层状了频谱特性有明显的区别，应当引起重视。     

圆截面弹性细杆的平面振动

基于Kirchhoff理论讨论圆截面弹性细杆的平面振动．以杆中心线的Frenet坐标系为参考系建立动力学方程．杆作平面运动时,其扭转振动与弯曲振动解耦．讨论任意形状杆的扭转振动和轴向受压直杆在无扭转条件下的弯曲振动,证明直杆平衡的静态Lyapunov稳定性与欧拉稳定性条件为动态稳定性的必要条件．考虑轴向力和截面转动惯性效应的影响,导出弯曲振动的固有频率．     

四边简支各向同性矩形厚板的插值矩阵法解

针对强厚度矩形板四边简支情况,论文根据状态变量法思想,基于三维弹性理论基本方程,以3个位移分量及3个应力分量按双三角级数展开,将三维弹性力学控制方程转化为常微分方程边值问题.尽管一些各向异性弹性矩形厚板早已由状态空间法获得分析解,可是各向同性厚板的分析解至今难以获得,因为状态空间解法中特征方程有重根问题而不易于收敛.论文提出采用插值矩阵法直接对常微分方程进行求解,获得各向同性矩形厚板在四边简支边界条件下三维理论的位移和应力解,并与有限元精细结果进行比较,证明了本文解的准确性.     

弹性薄板分析的条形传递函数方法

提出一种用于矩形弹性薄板变形分析的条形传递函数方法．一个矩形区域首先沿某一个方向被剖分成若干个条形子域,分割这些子域的直线称为结线,在结线上定义位移函数,它是结线坐标的一维函数,结线的两个端点称为结点．为适应复杂边界条件,在边界结线上定义若干结点,该结线的位移函数用结点位移参数插值表示．每个条形子域的变形用结线位移函数和适当的插值函数（形函数）表示．结线位移函数和结点位移参数满足的平衡微分方程及代数方程由变分原理给出     

非惯性参考系中弹性薄板动力系统在纵横振动相互耦合时的全局分岔及混沌性质

讨论非惯性参考系中弹性薄板动力系统１∶１内共振时的全局分岔及其混沌性质．首先对系统的奇点进行了分析，进而得到了奇点附近同宿轨的参数方程，再用Ｍｅｌｎｉｋｏｖ方法研究了系统的同宿轨分岔及其混沌运动．研究表明，对各种不同共振情形，系统将由同宿轨分岔过渡到混沌运动．最后用数值仿真证实了理论分析的结果．     

THE STOCHASTIC BOUNDARY ELEMENT METHOD IN STATISTICAL ANALYSIS OF MODERATELY THICK PLATES

In this paper a stochastic boundary element method(SBEM)isdeveloped to analyze moderately thick plates with random material parameters andrandom thickness.Based on the Taylor series expansion,the boundary integrationequations concerning the mean and deviation of the generalized displacements arederived,respectively.It is found that the randomness of material parameters isequivalent to a random load,so the mean and covariance matrices of unknowngeneralized boundary displacements and tractions can be obtained.Furthermore,themean and covariance of generalized displacements and forces at internal points can alsobe obtained.A numerical example has been worked out with the method proposed andnecessary analysis is made for the results.     

弹性基础上对称叠层厚板的基本解

利用平面波分解法将弹性地基础上计入剪切变形的对称叠层厚板的偏微分方程组转化常微分方程组，然后利用Ｈ¨ｏｒｍａｎｄｅｒ算子法将常微分方程组转化为一个六阶的常微分方程，以定积分的形式提出了弹性基础上对称叠层厚板的基本解．     

薄板统计分析的随机边界元法

本文建立了分析含随机材料参数的薄板弯曲问题的随机边界元法。基于Ｔａｙｌｏｒ级数展开技术，分别得到了位移的均值和一阶偏差的边界积分方程，发现材料参数的随机性可作为一个等效的随机荷载处理，从而得到边界位移或边界力的均值和协方差，并进一步求出内点位移和力矩的均值和协方差，最后用本文方法计算了两个算例，并对结果进行了必要的分析。     

SHEAR-HORIZONTAL WAVES IN A ROTATED Y-CUT QUARTZ PLATE WITH AN ISOTROPIC ELASTIC LAYER OF FINITE THICKNESS

We study shear-horizontal (SH) waves in a rotated Y-cut quartz plate carrying an isotropic elastic layer of finite thickness.The three-dimensional theories of anisotropic elasticity and isotropic elast...     

上覆单相弹性层的饱和地基上刚性圆板的扭转振动分析

采用解析的方法研究了上覆单相弹性层的饱和地基上刚性圆板的扭转振动.首先运用积分变换技术分别求解了单相弹性介质和饱和介质情况时的控制方程,然后按混合边值条件建立了上覆单相弹性层的饱和地基上刚性圆板扭转振动的对偶积分方程,并把对偶积分方程化为易于数值求解的第二类Fredholm积分方程,并给出了数值算例.     

上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础的竖向振动分析

基于Biot动力控制方程,运用Fourier积分变换技术,并按照混合边值条件和连续条件建立了上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础竖向振动的对偶积分方程.利用正交多项式将对偶积分方程化简,得到了动力柔度系数随无量纲频率b0的变化关系曲线,从而得到了上覆单相弹性层饱和地基上弹性基础的竖向振动规律.数值分析结果表明,对于弹性基础,当弹性基础的挠曲刚度较大时,发现弹性基础的竖向振动特性与刚性基础的类同,可忽略挠曲刚度对竖向振动的影响,且当无量纲频率较小的时候,动力柔度系数Cv随着无量纲频率b0的变化而发生显著的变化,但当无量纲频率b0较大的时候,动力柔度系数Cv受无量纲频率的影响较小,甚至基本上不受影响.当弹性基础的挠曲刚度较小时,随着挠曲刚度的减小,弹性基础的竖向振动将发生显著的变化,动力柔度系数Cv的实部和虚部的绝对值均变大.     

含孔平板弹性波散射问题的复变函数方法

本文采用平板弯曲波动理论及复变函数方法，对平板开孔弹性波的散射及动应力集中问题进行了分析研究，得到了传播急剧记波时此种平板弯曲波动问题的分析解。若同时采用保角射技术，就为主解平板任意形状开孔弹性波的散射及动应力集中问题提供了一种统一规范的方法。作为算例，本文给出了平板开圆孔和椭圆孔附近的动应力集中系数的数值结果，并对其进行了讨论。     

基于遗传算法的弹性地基加肋板肋梁无网格优化分析

基于遗传算法及一阶剪切理论, 提出一种弹性地基上加肋板肋条位置优化的无网格方法. 首先, 通过一系列点来离散平板及肋条, 并用弹簧模拟弹性地基, 从而得到加肋板的无网格模型; 其次, 基于一阶剪切理论及移动最小二乘近似原理导出位移场, 求出弹性地基加肋板总势能; 再次, 根据哈密顿原理导出结构的弯曲控制方程, 并通过完全转换法处理边界条件; 最后, 引入遗传算法和改进遗传算法, 以肋条的位置为设计变量、弹性地基板的中心点挠度最小值为目标函数, 对肋条位置进行优化达到地基板控制点挠度最小的目的. 以不同参数、载荷布置形式的弹性地基加肋板为例, 与ABAQUS有限元结果及文献解进行比较. 研究表明, 采用所提出的无网格模型可有效求解弹性地基上加肋板弯曲问题, 结果易收敛, 同时基于遗传算法与改进混合遗传算法所提出的无网格优化方法均可有效优化弹性地基加肋板肋条位置, 后者计算效率相对较高, 只进行了三次迭代便可获得稳定的最优解, 此外在优化过程中肋条位置改变时只需要重新计算位移转换矩阵, 又避免了网格重构.      

SEMI-ANALYTICAL SOLUTION FOR FREE VIBRATION OF THICK FUNCTIONALLY GRADED PLATES RESTED ON ELASTIC FOUNDATION WITH ELASTICALLY RESTRAINED EDGE

This paper deals with free vibration analysis of functionally graded thick circular plates resting on the Pasternak elastic foundation with edges elastically restrained against translation and rotation.Governing equations are obtained based on the first order shear deformation theory(FSDT) with the assumption that the mechanical properties of plate materials vary continuously in the thickness direction.A semi-analytical approach named differential transform method is adopted to transform the differential governing equations into algebraic recurrence equations.And eigenvalue equation for free vibration analysis is solved for arbitrary boundary conditions.Comparison between the obtained results and the results from analytical method confirms an excellent accuracy of the present approach.Afterwards,comprehensive studies on the FG plates rested on elastic foundation are presented.The effects of parameters,such as thickness-to-radius,material distribution,foundation stiffness parameters,different combinations of constraints at edges on the frequency,mode shape and modal stress are also investigated.     

波由单相弹性介质向横观各向同性液体饱和多孔介质传播时的反射与透射

研究了弹性波从单相各向同性弹性介质向双相各向异性液体饱和介质的传播问题.基于Biot的孔隙介质理论,并考虑动态渗透率,对以任意角度、任意频率入射的弹性波,解析地导出了在界面上的透射角、透射波波速和衰减系数,给出了各波在界面上的能量分配,数值计算了反射、透射系数与入射角、孔隙度等的关系曲线.     

横观各向同性饱和层状地基的三维稳态动力响应

首先引入状态向量,将直角坐标系下横观各向同性饱和土的Biot波动方程转化为一组状态方程,然后基于双重Fourier变换,求解了状态方程,得到传递矩阵.进而利用传递矩阵,并结合饱和地基的边界条件、排水条件及层间接触和连续条件,求解了横观各向同性饱和层状地基的稳态动力响应问题.     

AN ARTIFICIAL BOUNDARY CONDITION FOR TWO-DIMENSIONAL INCOMPRESSIBLE VISCOUS FLOWS USING THE METHOD OF LINES

We design an artificial boundary condition for the steady incompressible Navier–Stokes equations in streamfunction–vorticity formulation in a flat channel with slip boundary conditions on the wall. The new boundary condition is derived from the Oseen equations and the method of lines. A numerical experiment for the non-linear Navier–Stokes equations is presented. The artificial boundary condition is compared with Dirichlet and Neumann boundary conditions for the flow past a rectangular cylinder in a flat channel. The numerical results show that our boundary condition is more accurate.