TRANSVERSE VIBRATION OF A HANGING NONUNIFORM NANOSCALE TUBE BASED ON NONLOCAL ELASTICITY THEORY WITH SURFACE EFFECTS

The aim of this paper is to study the free transverse vibration of a hanging nonuni- form nanoscale tube. The analysis procedure is based on nonlocal elasticity theory with surface effects. The nonlocal elasticity theory states that the stress at a point is a function of strains at all points in the continuum. This theory becomes significant for small-length scale objects such as micro- and nanostructures. The effects of nonlocality, surface energy and axial force on the natural frequencies of the nanotube are investigated. In this study, analytical solutions are formulated for a clamped-free Euler-Bernoulli beam to study the free vibration of nanoscale tubes.     

VIBRATION OF FLUID-FILLED MULTI-WALLED CARBON NANOTUBES SEEN VIA NONLOCAL ELASTICITY THEORY

Vibration characteristics of fluid-filled multi-walled carbon nanotubes axe studied by using nonlocal elastic Fliigge shell model. Vibration governing equations of an N-layer carbon nanotube are formulated by considering the scale effect. In the numerical simulations, the effects of different theories, small-scale, variation of wavenumber, the innermost radius and length of double- walled and triple-walled carbon nanotubes are considered. Vibrational frequencies decrease with an increase of scale coefficient, the innermost radius, length of nanotube and effects of wall number are negligible. The results show that the cut-off frequencies can be influenced by the wall number of nanotubes.     

具有非局部体力矩的非局部弹性理论

本文基于非局部连续统场论的公理系统,建立了具有非局部体力矩作用的非局部弹性理论,我们证明了,在非局部弹性固体中存在着非局部体力矩,非局部体力矩引起了应力的非对称和非局部体力矩是由材料中的共价键产生的。     

线性非局部弹性理论的修正

本文通过考虑局部化残余力的影响对线性非局部弹性理论进行了修正，由修正后的理论所导出的应力边界条件包含了物体微观结构的长程力的作用，这个结果不仅解释了在裂纹混合边界值问题中线性非局部弹性理论方程的解在常应力边界条件下不存在的问题，而且可以自然地得到裂纹尖端的Ｂａｒｅｎｂｌａｔｔ分子内聚力模型。     

脆性断裂的非局部力学理论

本文提出一种脆性材料断裂的非局部力学理论,内容包括:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型Griffith裂纹的非局部弹性应力场,裂纹尖端邻域非局部弹性应力场的渐近形式,脆性开裂的最大拉应力准则。文中给出了这种理论应用于三种基本型裂纹和Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹临界开裂条件的计算结果,并把它们与一些试验资料和最小应变能密度因子理论进行了对比。     

一维声子晶体带隙的非局部辛分析

周期性弹性复合结构(声子晶体)中传播的弹性波存在特殊的色散关系:弹性波只能在某段频率范围内无损耗的传播,该频率范围称为通带.一维声子晶体的色散问题可以看作分层介质中弹性波的传播问题,利用二维弹性理论予以分析.为了研究非局部效应对声子晶体带隙特性的影响,将Eringen的二维非局部弹性理论引入到Hamilton体系下,利用精细积分与扩展的Wittrick Williams算法可获取任意频率范围内的本征解.通过对不同算例的数值计算,分析和对比了非局部理论方法与传统局部理论方法的差别.并进一步指出了该套算法的适用性和优势所在.     

梯度型非局部高阶梁理论与非局部弯曲新解法

针对文献中关于纳米结构刚度受非局部效应影响趋势的不一致预测,基于梯度型的非局部微分本构模型,利用迭代法及泰勒展开法求得了非局部高阶应力的无穷级数表达,非局部应力相当于经典弯曲应力与非局部挠度的逐阶梯度之和. 然后推导了梯度型非局部高阶梁弯曲的挠曲轴微分方程,并结合正则摄动思想,求解了非局部挠度的表达式. 最后给出数值算例,具体量化挠度受非局部尺度因子的影响大小. 研究表明:相比于其经典值,纳米结构的非局部弯曲挠度可呈现出或增大或减小或不变的趋势,考虑梯度型非局部高阶应力降低或提高或不影响纳米结构的刚度,具体结果依赖于外载和边界约束的类型. 算例显示外载形式和边界约束条件均各自独立地影响着纳米结构的非局部弯曲挠度,同时首次观察到非局部最大弯曲挠度的位置可能受非局部尺度因子的影响. 研究结论解决了非局部弹性力学应用于纳米结构的若干疑点,并为理论的发展和优化提供支持.      

微结构非局部效应的多重性模型及在微梁弯曲中的应用

基于Eringen非局部弹性理论,直接利用逐次逼近法推导了非局部应力场的精确表达,该精确的非局部应力可具体表示为一个无穷级数的形式.然后以微梁的横向弯曲和纯弯曲变形为例,建立平衡方程并求解及分析了挠度受非局部效应的影响.结果表明:根据所取非局部小尺度参数大小的不同,非局部微梁的弯曲挠度可低于也可以高于经典力学下的挠度,非局部效应的增大可提高亦可降低结构的抗弯刚度.论文结果证明了Wang以及Lim等分别提出的两种相反的非局部模型的各自正确性.同时首次发现,弯曲挠度随着非局部效应的增大而上下波动且存在若干跳跃点,挠度是非局部小尺度参数的非单调函数,研究同时给出了一种确定材料非局部常数的建议途径.     

弹性力学应力状态理论求解器开发及应用研究

论文基于吴家龙教授编著的《弹性力学》教材内容和课程"三难"特点,以应力状态理论部分常见题型求解任意微分斜面应力矢量、正应力、切应力、主应力和应力主方向及最大切应力为例,应用Matlab-GUI模块编制应力状态理论求解器,通过界面物理参数输入和结果显示过程,再现弹性力学求解思维,验证学生数理求解结论;把繁琐抽象的力学公式...     

非局部模型与变形局部化数值模拟

基于非线性身体场论,建立了材料非局部连续模型、变分方程及相应的实时拖带系大变形有限元数值模型,设计了这一模型的数值卷积算法,由于广义函数弱收敛定理和卷积理论,证明所提出的非局部连续模型具备收敛性和稳定性。并阐明了材料特征尺度数学物理意义,统计加权函数的选择原则,数值结果表明非局部模型描述变形局部化问题是适当的。     

非局部平面应变和平面应力问题界定及其精确性讨论

在非局部弹性理论框架下对平面应变和平面应力状态重新界定.首先,分别在其相应简化假设下推导控制方程,并与经典局部情况进行比较.然后,引入变形协调条件对两类非局部平面问题的精确性进行讨论.其中,对于非局部平面应力状态,通过应变协调方程的Fourier变换形式来进行研究,使问题得以简化.通过以上分析,最终得到一些有价值的结论.     

计及大变形的Власов实用弹性壳体理论及船壳应用

本文在文[2]的基础上进一步建立了一种计及大变形的БЛасов壳体理论计算方案。     

饱和多孔介质的热固结理论

本文严格地从混合物理论出发,详细地推导出了描述饱和多孔介质在热合固结耦合作用下性状的方程.作研究的混合物为温度单一和可混溶体,固液两相均为热弹性线性状态,且没有化学因索鑫与.本文的结果为研究热固结问题提供了理性基础和实用性方程.本文还对耦合效应、组分的可压缩性以及有效应力等概念进行了讨论,得出了一些有意义的结论.做为应用实例,本文还指出热固结问题的一般解法,并给出球对称加热情形的解析解答.     

并列弹性双圆柱在均匀流场中的流体激励力的研究

实验研究了并列弹性双圆柱体在均匀流场中的水动力特性，其中包括柱表面稳态及脉动压力系数，稳态阻力及升力系数，脉动阻力和升力系数，结果表明：Ｖ＿ｒ＞Ｖ＿（ｒｃ）时，柱的振动对其流体激励力有明显影响。     

功能梯度压电材料圆板的简化理论与解析解

提出了功能梯度圆板在轴对称载荷作用下的简化理论与解析解. 引入了板理论的若干假设(Kirchhoff假设的一部分,Reissner-Mindlin假设和文中提出的假设),并假设材料常数在板厚方向按指数规律变化. 推导了板的周边固定或简支同时又接地情况下中性层法线转角的解和用Fourier-Bessel级数表示的电势解. 这个解在形式上比精确解简单得多,进行数值计算时也相当方便与快捷. 该文给出了板的周边固定、接地情况下的计算结果并进行了讨论,对于理论和方法的正确性作了验证.      

对称截面梁在弯扭时的弹性接触分析

本文对不同刚度、不同长度、不同支承条件的具有对称截面的重叠梁,在任何载荷作用下产生的弯扭变形而引起的接触问题进行了分析,导出了单侧线接触、双侧线接触时的压力分布规律及点接触定理;给出了一个静不定梁算例,当外载变化时将出现单侧接触区、双侧接触区与点接触的复杂情况,而数值计算描述了当外载增长时接触区与反力变化的发展过程。     

内蕴时间理论用于NOPD结构响应计算的研究

非阻塞性微颗粒阻尼（NOPD）技术是在传统颗粒阻尼和冲击阻尼技术基础上发展起来的一种复合阻尼新技术，具有良好的减振效果。研究利用内蕴时间理论推导了散粒体的增量型内时本构方程并通过罚单元解决了粉体与结构之间的连接问题，在此基础上对NOPD结构的响应进行了仿真计算和实验验证，结果表明，将内时理论应用于NOPD响应计算分析是可行的。为NOPD的工程应用提供了一种有效的分析方法。     

含双周期裂纹群弹性板的弱化问题

应用隔离分析与叠加原理，研究了沿一个方向共线的双周期裂纹群的相互作用，提出了一种新的近似解法，将裂纹尖端应力强度因子及裂纹表面间断位移用解析或半解析的式子直接表达出来，进而求出双周期裂纹板的有效弹模及柔度矩阵，算法简单，结果精确，是一种处理双周期裂纹群问题的有效方法。     

构造活动地区工程构造稳定性研究

在０．６１×１０￣５Ｒｅ６．０１×１０￣５，０．９３Ｈ／Ｄ２．５０（Ｈ为波高，Ｄ为圆柱直径）的范围内实验研究了弹性圆柱在浪流联合作用下的流体载荷。通过测量柱表面压力，得到了脉动升力和阻力系数，并给出了Ｍｏｒｉｓｏｎ公式中的Ｃ＿Ｄ，Ｃ＿Ｍ值随Ｋｃ数的变化关系，实验结果表明：在浪流联合作用下的圆柱体，其流体载荷与雷诺数的变化密切相关，并且圆柱的振动对流体载荷也有影响。     

A THREE-DIMENSIONAL ELASTICITY SOLUTION FOR TWO-DIRECTIONAL FGM ANNULAR PLATES WITH NON-UNIFORM ELASTIC FOUNDATIONS SUBJECTED TO NORMAL AND SHEAR TRACTIONS

In the present paper, bending and stress analyses of two-directional functionally graded （FG） annular plates resting on non-uniform two-parameter Winkler-Pasternak founda- tions and subjected to normal and in-plane-shear tractions is investigated using the exact three- dimensional theory of elasticity. Neither the in-plane shear loading nor the influence of the two- directional material heterogeneity has been investigated by the researchers before. The solution is obtained by employing the state space and differential quadrature methods. The material proper- ties are assumed to vary in both transverse and radial directions. Three different types of variations of the stiffness of the foundation are considered in the radial direction： linear, parabolic, and sinu- soidal. The convergence analysis and the comparative studies demonstrate the high accuracy and high convergence rate of the present approach. A parametric study consisting of evaluating effects of different parameters （e.g., exponents of the material properties laws, the thickness to radius ratio, trends of variations of the foundation stiffness, and different edge conditions） is carried out. The results are reported for the first time and are discussed in detail.