BUCKLING ANALYSIS OF STRETCHABLE FERROELECTRIC THIN FILM ON ELASTOMERIC SUBSTRATES

The thin stiff films on pre-stretched compliant substrates can form wrinkles, which can be controlled in micro and nanoscale systems to generate smart structures. Recently, buck- led piezoelectric/ferroelectrie nanoribbons have been reported to show an enhancement in the piezoelectric effect and stretchability, which can be applied in energy harvesting devices, sensors and memory devices instead of polymeric polyvinylidine fluoride （PVDF）. This paper studies the buckling and post-buckling process of ferroelectric thin films bonded to the pre-stretched soft layer, which in turn lies on a rigid support. Nonlinear electromechanical equations for the buckling of thin piezoelectric plates are deduced and employed to model the ferroelectric film poled in the thickness direction. Two buckling modes are analyzed and discussed： partially de-adhered buck- ling and fully adhered buckling. Transition from one buckling mode to the other is predicted and the effect of piezoelectricity on the critical buckling condition of piezoelectric film is examined.     

Optimum design of hierarchical stiffened shells for low imperfection sensitivity

A concept of hierarchical stiffened shell is proposed in this study, aiming at reducing the imperfection sen- sitivity without adding additional weight. Hierarchical stiffened shell is composed of major stiffeners and minor stiff- eners, and the minor stiffeners are generally distributed between adjacent major stiffeners. For various types of geo- metric imperfections, e.g., eigenmode-shape imperfections, hierarchical stiffened shell shows significantly low imper- fection sensitivity compared to traditional stiffened shell. Furthermore, a surrogate-based optimization framework is proposed to search for the hierarchical optimum design. Then, two optimum designs based on two different opti- mization objectives （including the critical buckling load and the weighted sum of collapse loads of geometrically imperfect shells with small- and large-amplitude imperfections） are compared and discussed in detail. The illustrative example demonstrates the inherent superiority of hierarchical stiffened shells in resisting imperfections and the effectiveness of the proposed framework. Moreover, the decrease of imperfection sensitivity can finally be converted into a decrease of structural weight, which is particularly important in the development of large-diameter launch vehicles.     

非相对论薛定谔方程的静能再考查

本文通过对力学量算符表示的讨论及实验结果的分析，指出非相对论薛定谔方程中不能加入静能项     

载电流结构磁弹性屈曲的矢量势方法1）

强磁体特别是超导磁体中，线圈的磁弹性屈曲已成了该类磁体设计的中心问题．著名学者Ｋ．Ｍｉｙａ提出的基于矢量势的有限元方法，是解决复杂磁体屈曲问题的有效方法．但其中一个重要的基本关系——由于线圈变形引起的电流密度矢量方向的变化，Ｋ．Ｍｉｙａ并未解决．本文提出了由于变形导致的电流矢量方向变化的普遍表达式，从而完善了计算磁弹性屈曲问题的矢量势方法，使之适用于各类复杂磁体的计算．然后，具体计算了几个托卡马克超导环形场线圈的临界屈曲电流，并和Ｍｉｙａ的实验和数值结果进行了比较．结果是相当令人满意的     

包含极值点和分枝点的解曲线跟踪算法的摄动解法

本文提出了采用摄动格式求解非线性方程组的解曲线跟踪算法的计算格式.文中着重讨论了解曲线上非正则点的搜索,以及从这些非正则点——转向点或分枝点——继续跟踪超临界平衡路径的计算方法.文中把这一算法应用于弹性薄壳的屈曲分析。通过柱壳和环壳的算例得到它们的整个屈曲过程的平衡路径和变形形态.     

静磁波器件的现状和发展

在磁偏置YIG薄膜中可以传播一种与电子自旋紧密相关的静磁波(MSW)。它具有可直接工作于常用微波波段、可以电调谐、频带宽等优点,可以满足通信、电子对抗等信号处理系统提出的新要求。本文综述了这种新器件的工作原理、主要形式、系统应用、发展历史、现状及前景展望。     

纤维复合材料后微屈曲的理论和实验

后微屈曲是单向纤维复合材料和层状复合材料压缩破坏过程的基本特征。结合Kevlar 49增强648/BF₃·400(脆性环氧)和EP(韧性环氧)基复合材料对后微屈曲的折带扩展进行理论分析和实验研究。理论预测与实验结果达到定性、定量符合,实验展现出扩展折带模式的微屈曲特征。     

涉及肌肉作用影响的髓内钉屈曲分析

在骨折的修复过程中，常发生髓内钉断骨内的情况。其主要原因是涉及肌肉影响后，髓内钉不是单钝的受压杆件，而是多种组合变形的屈曲问题。文中利用有限元法对目前较新结构的髓内钉在骨折治疗中涉及肌肉作用影响进行多方面的压、弯曲与扭转组合变形屈曲分析。得出了三叶瓣型髓内钉在涉及肌肉影响时的屈曲临界压力比单纯受压时髓内钉的屈曲临界压力小51％。并得出髓内钉只能额外承受15Nm左右的外来扭力。这些结果可供髓内钉进一步发展及临床应用参考。通过有限元的分析还可以对髓内钉受力状态的薄弱环节有一个全面的认识，为髓内钉合理设计、材料的选择等进行优化设计提供依据。     

条带式太阳帆的结构动力学分析

依靠光压推进,太阳帆被认为是最可行的星际探测航天器,太阳帆结构总体方案主要有两类:桅杆式和旋转式,其中,帆膜被分割成窄条的条带式太阳帆在桅杆式太阳帆中具有较为理想的结构效率,如何准确计算条带式太阳帆的结构动力学特性值得研究.本文对条带式太阳帆结构的振动特性和结构稳定性进行研究,将太阳帆看作是由若干个桅杆-膜带组件依次连接而成的整体结构,桅杆-膜带组件由4根桅杆段和4条薄膜条带组成,分段轴压作用下的桅杆与薄膜条带耦合振动.考虑帆面薄膜条带与支撑桅杆之间的耦合振动,采用分布传递函数法建立了的条带式太阳帆的结构动力学模型,推导了条带式太阳帆结构自由振动和失稳载荷的求解方法.研究表明:条带式太阳帆构型有利于提高太阳帆结构的整体刚度和结构稳定性,随着帆面薄膜条带数目的增加,太阳帆结构的振动频率和失稳载荷增大;随着帆面薄膜预应力的增大,太阳帆结构振动的基频减小,稳定性变差;随着支撑桅杆刚度的提高,太阳帆结构整体的振动频率和失稳载荷增大.本文建立的解析求解方法具有求解效率快和精度高的特点,为条带式太阳帆的结构设计和姿态控制提供了有力的分析工具.