层状压电、压磁介质轴对称问题的状态空间解

文章从横观各向同性层状压电、压磁和弹性介质空间轴对称问题的基本方程出发,建立了压电、压磁和弹性介质空间轴对称问题的状态变量方程。同时对状态变量方程进行Hankel变换,得到以状态变量表示的单层压电、压磁和弹性介质在Hankel变换空间中的解,通过Caylay-Hamilton原理和利用传递矩阵方法导出了多层压电、压磁和弹性介质空间轴对称问题的解。     

压电、压磁弹性体平面问题的通解

从压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料平面问题的平衡方程、梯度方程、本构方程出发，通过引入位移函数导出该材料平面问题的位移、电势和磁势通解．同时针对特征根的不同情况，将通解化为简单形式，即用4个调和的位移函数来表示所有的物理量．该解可以用来求解压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料楔形体和半无限平面体受集中力、点电荷和点电流作用下的问题．     

压电、压磁耦合弹性介质材料的变分原理

文章将单一的弹性或塑性力学中的变分原理应用到压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料中,通过对某一泛函的驻值求解,即一阶变分为零并满足一定的边界条件,建立各种变分原理。并由此推出各向异性压电、压磁弹性板的变分方程,进而导出板的平衡方程和边界条件。该方法可为材料的有限元分析模型提供依据。     

一类变厚度圆板非线性热弹耦合的振动分析

在轴对称常厚度圆板非线性热弹耦合自由振动基本方程的基础上，推导出了一类轴对称变厚度圆板非线性热弹耦合自由振动基本方程，从而为研究变厚度圆板非线性热弹耦合振动分析提供了理论基础。     

状态空间法求解层状压电压磁非轴对称问题

从横观各向同性压电压磁介质空间非轴对称问题的控制方程出发，给出了层状压电压磁介质空间非轴对称问题的状态变量方程．对状态变量方程进行Hankel变换，将其转化为矩阵表示的常微分方程组．利用Cayley-Hamilton定理，得到了以状态变量表示的多层半无限压电压磁介质在Hankel变换空间中的解．根据传递矩阵方法，导出了多层压电压磁介质空间非轴对称问题解的一般解析式，并给出了数值算例．分析了层状压电压磁介质的磁电力耦合效应和不同的叠放顺序对场变量的影响．     

均布电势作用下横观各向同性功能梯度压电圆板的三维解析解

提出用直接位移法研究了横观各向同性功能梯度压电圆板在表面受均匀电势作用下的响应．由平衡方程和圆板上下表面的边界条件导出位移函数所满足的微分方程组及其边界条件．求解微分方程组给出位移函数的显示表达式,其中所含的4个积分常数可利用圆板周边边界条件确定,从而得到自由和简支功能梯度圆板受均布电势作用下的三维压电弹性力学解析解,并可退化得到均匀圆板的压电弹性力学解．如果能量正定条件和一定的可积条件得到满足,则圆板的弹性系数,压电系数和介电系数可随厚度方向的坐标作任意变化．最后给出了算例以说明材料的非均匀性对圆板弹性场和电场的影响．     

功能梯度压电压磁材料矩形板自由振动问题三维精确解

研究四边简支接地的功能梯度压电压磁材料矩形板的自由振动问题.假定材料性质沿板厚方向满足指数函数分布规律,将位移、电势和磁势展开成双三角级数,由三维控制方程导出以位移、电势、磁势及其沿板厚方向的导数为状态变量的状态方程,由此得到功能梯度压电压磁材料矩形平板自由振动问题的精确频率方程.     

强电场和机械荷载联合作用下轴对称压电层合圆板的非线性变形

本文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,导出轴对称压电层合圆板的von Karman方程,利用幂级数法求解,得到强电场和均布载荷作用下的挠度、轴力及轴向位移的解析表达式,通过对双压电晶片执行器的数值计算及分析,得到线性与非线性模型之间的差别和适用范围。     

具有压电元件圆薄板传感器的非线性弯曲

为解决在作用电压和机械力的耦合载荷作用下具有压电元件圆薄板传感器的非线性弯曲问题,基于VonKarman薄板非线性理论和压电本构方程,导出具有压电元件圆薄板传感器非线性弯曲控制方程.利用修正迭代法得到在机、电载荷共同作用下轴对称圆薄板的载荷、挠度和电压的关系式.通过算例分别讨论机械载荷和作用电压的变化对圆薄板弯曲变形的影响,结果表明:通过改变压电元件作用电压的大小和方向,可以有效地控制圆板的曲变形.该成果对具有压电元件圆薄板传感器弯曲变形控制具有一定的理论指导意义.     

电磁弹性层状结构中的Love波传播

研究了半无限大压电(压磁)基体上覆盖压磁(压电)层的横观各向同性电磁弹性材料层状结构中 Love 波的传播规律. 电磁弹性材料的极化方向沿反平面方向的z轴. 基于电磁弹性介质的运动方程和电磁学开路和短路边界条件得到相速度方程, 进而对压磁材料覆盖层中的相速度、群速度、磁机电耦合系数、电势和磁势分布进行了计算和讨论, 并讨论了压磁系数对相速度、群速度、磁势分布等分布的影响. 分析方法和计算结果可以为相关的磁场传感器等电磁器件的研制提供参考.     

层状横观各向同性介质轴对称动力传递特性

应用Hankel变换,求解了横观各向同性弹性介质的轴对称动力方程,在此基础上建立了位移和应力传递矩阵,借助传递矩阵,把介质边界上的位移和应力与介质内部的位移和应力联系起来,给出了各向同性弹性介质单层元的动力刚度矩阵。     

任意厚度层合圆板的轴对称弯曲

从三维弹性力学基本方程出发,建立了横观各向同性层合圆板轴对称弯曲问题的状态方程,并给出问题的解析解。此解满足弹性力学全部方程,计及了所有独立的弹性常数,并满足层间连续性条件。     

横观各向同性饱和半空间体上圆薄板的非轴对称振动

研究了横观各向同性饱和半空间地基上弹性圆板的非轴对称振动问题。首先利用Fourier展开和Hankel变换，给出了柱坐标下，横观各向同性饱和多孔介质Biot波动方程非轴对称形式的通解，然后按混合国突起一建立了饱和半空间地基上，弹性圆板非轴对称振动的对偶积分方程，并将对偶积分方程化为易于数值计算的第二类Fredholm积分方程，文本给出了算例。     

层合圆板轴对称自由振动问题的精确解

本文从三维弹性力学基本方程出发,抛弃任何有关位移模式和应力分布的假设,建立了横观各向同性层合圆板轴对称自由振动问题的状态方程。给出了本问题的精确解式。此解满足弹性力学全部方程,并计及了所有独立的弹性常数。无论层数多少,最后都归结为解二元一次联立代数方程。数值结果和Reissner理论、Mindlin理论以及有关文献作了对比,结果令人满意。     

SH-guided waves in layered piezoelectric/piezomagnetic plates

The propagation of shear horizontal (SH) guided waves in a coupled plate consisting of a piezoelectric layer and a piezomagnetic layer is studied. Both the layers are transversely isotropic and perfectly bonded along the interface. The upper and the lower surfaces of the plate are assumed to be mechanically free, electrically open and magnetically closed. Two different cases are considered. One is that the bulk shear wave velocity of piezoelectric material is larger than that of piezomagnetic material. The other is that the bulk shear wave velocity of piezomagnetic material is larger than that of piezoelectric material. The dispersion relation is obtained while the phase velocity is among the bulk shear wave velocity of two different layers. The numerical results show that the phase velocity approaches the smaller bulk shear wave velocity of the material in the system with the increase in the wave number for different modes. The thickness ratio and the properties of the piezoelectric material have great effect on the dispersion behaviors. The results of this paper can offer some fundamental theory to the application of piezoelectric/piezomagnetic composites or structures.     

板面为各向异性面的横观各向同性拉伸板的精化理论

基于板面为各向异性面的横观各向同性弯曲板的精化理论,对板面为各向异性面的横观各向同性拉伸板进行了分析和研究。不作任何预先假设,利用横观各向同性弹性理论和Elliott-Lodge通解,获得了由板中面上的位移和横向正应变表示的位移场和应力场。根据Lur’e方法和边界条件获得了板面受横向载荷的精化方程,略去高阶项后获得了板的近似控制微分方程。将各向同性材料常数代入到方程中,得到的精化理论与各向同性拉伸板的精化理论一致。     

板面为各向异性面的横观各向同性弯曲板的精化理论

在板面为各向同性面的横观各向同性板精化理论的基础上,对板面为各向异性面的横观各向同性板进行了研究,并推导出其精化理论。根据横观各向同性弹性理论和Elliott-Lodge通解,在不作任何预先假设的条件下,获得了由板中面上的位移和转角表示的位移场和应力场,根据Lur’e方法和边界条件获得了板面受横向载荷的精化方程,略去高阶项后获得可直接应用的近似控制微分方程。令所有物理量与x2或x3无关,得出的精化理论分别与横观各向同性梁和各向同性梁的精化理论一致。     

层合圆板与弹性地基相互作用分析

用半解析元法分析了轴对称横观各向同性层合圆厚板与弹性地基的相互作用，提出了一种新的半解析位移函数。采用在水平方向解析，在竖向进行离散化的方法，使动力相互作用问题化为一维数值计算问题，大大减少了计算工作量。数值计算结果表明：考虑相互作用后，层合圆板自振周期大于不考虑相互作用时的自振周期；在结构和地基动力相互作用分析中，地基的计算厚度可取为地基深度与基础的半径之比大于10，地基的计算面积可取在地基计算面积与基础面积之比大于30。     

横观各向同性层状饱和地基的轴对称二维Biot固结分析

从Biot基本固结方程出发,引入状态变量,构造了一组描述土体固结的等价状态变量微分方程.该方程组可利用Hankel-Laplace联合积分变换的方法进行求解,由此获得饱和土骨架位移、应力、孔隙水压力及渗流量的一般积分形式解.通过一个数值算例分析了横观各向同性层状饱和地基受荷载作用的固结性状.结果表明,固结速率随地基厚度的增加而减小,在无量纲地基厚度h>10时,其对地基固结特性的影响可略去.