双边摩擦接触力学问题和第二类混合变分不等式的等价性及其数值近似

摩擦接触问题的数学模型是一个变分不等式,一般的变分不等式对应力,表面力及位移是利用应力-应变关系,应变-位移关系逐个进行求解,而混合变分不等形式则可同时求解应力和位移,这是混合变分不等式的优点.王烈衡[1]曾以混合变分形式为基础,利用有限元法求解无摩擦弹性力学问题.本文以弹性力学问题中的双边摩擦接触问题为背景,讨论了第二类混合变分不等形式和能量泛函的极小值问题,并对它们的等价性进行了研究,接着用有限元法求双边摩擦的弹性接触问题以及近似解的误差估计.     

Ψ函数在有限深弹性层沉陷计算中的应用

1 引言文献[1,2]导得了弹性力学平面问题可同时表示应力和位移的妒函数和其所要满足的方程,但没有给出算例.本文应用ψ函数求解了有限弹性层的沉陷,为有限弹性层的沉陷公式的推导提供了简单方法,并证明了ψ函数是正确和有应有价值的.弹性力学平面问题在体力为零时,用应力函数?和伽辽金位移函数ζ,η表示的解答分别     

两弹塑性粗糙表面的非赫兹接触

针对偏润滑带外的情形,给出了两粗糙表面的通用接触关系式.分析结果表明：当塑性指数小于0.6时,接触表面发生弹性变形;当塑性指数大于1时,接触表面发生塑性变形.对于任意粗糙峰的具体力学和几何特性,实际接触面积与名义压应力近似成正比.两粗糙表面接触、一等效表面与一刚性表面接触的预测情形很接近.圆锥体两表面的塑性接触模型的间距最小,使两金属表面之间容易紧密接触.     

轴对称平衡分布载荷作用下弹性半空间体力学分析

根据实际工程项目和现场岩体力学试验的需要，研究了弹性半空间体承受轴对称平衡分布载荷的问题。利用弹性力学的基本理论和位移解法，借助位移矢量的Stokes分解，首次得到了弹性半空间体承受轴对称平衡分布载荷的位移解和应力解。结果表明，半空间边界应力对应竖直向下的轴对称分布载荷，并且展布在整个边界上，边界剪应力不等于零，但满足积分意义上为零的条件。该结果可以直接用于土木工程、水电工程等领域的岩体力学分析，同时可以为现场测试岩体力学参数提供新的实验方法。     

直接边界元法及其在弹性力学问题中的应用

革通过弹性力学问题的基本解将域内微分方程变换成边界上的积分方程，然后在边界上离散；由已知边界位移和边界应力直接求出未知边界位移和边界应力，并得出据以计算整个问题域的位移场和应力场。最后运用此方法求解一个弹性力学问题并与有限无法的计算结果进行了比较。     

弹塑性接触粗糙表面切向载荷-位移模型

针对在法向载荷和切向载荷联合作用下粗糙表面的接触问题,建立了一种同时考虑微凸体弹性接触和塑性接触的接触界面切向载荷-位移新模型。对弹性接触的微凸体,采用Hertz弹性理论描述法向接触载荷-变形关系,采用Mindlin微观滑移理论解描述切向载荷-位移关系;对塑性接触的微凸体,采用Abbott和Firestone塑性接触理论描述法向接触载荷-变形关系,在切向采用Fujimoto模型的切向载荷-位移关系。利用概率统计分析方法,建立了整个粗糙表面切向载荷-位移关系。将模型与仅考虑微凸体弹性接触情况的模型进行了对比,研究了不同模型参数对切向载荷-位移关系的影响。结果表明:考虑微凸体弹塑性接触的模型能够更好地描述粗糙表面切向载荷-位移关系;微凸体高度分布密度函数的方差增大,相同平均接触距离下,切向载荷-位移关系受塑性接触微凸体的影响增大;方差相同时,平均接触距离增大,切向载荷-位移关系的斜率增大。     

弹性波在多层电磁弹性结构中的反射与透射

研究了弹性基底上覆盖电磁弹性材料组成的多层结构中弹性波的反射与透射系数问题．通过广义的Christoffel方程,导出电磁弹性介质中广义位移（包括弹性位移、电动势和磁动势）和应力（包括弹性应力、电位移和磁感应强度）的表达式,根据相邻层间界面上广义位移和应力的连续性条件以及边界条件,结合子波法和传递矩阵方法得出反射和透射系数的表达式．以多层纯弹性结构为研究对象,验证本文提出方法的正确性,然后对弹性波在多层电磁弹性结构中的反射与透射特性进行了计算和分析,并讨论入射角、入射波频率和电磁边界条件对这些系数的影响．     

具有固支边横观各向同性叠层地基板的三维解

抛弃任何有关位移或应力模式的人为假定,引入δ－函数,导出具有固支边横观各向同性叠层地基板在任意荷载作用下的状态方程。给出薄的、中厚的强厚的叠层地基板的精确解。其解满足弹性力学的所有方程,并计及每一叠层的5个弹性常数。可求出层间和板内任意处的位移和应力分量以及地基反力。     

粗糙球形表面的分形接触力学模型

为了获得粗糙表面点接触的力学特性,提高接触元件的承载能力,采用Weierstrass-Mandelbrot函数生成了三维粗糙球形表面,建立了粗糙球形表面与一刚性平面接触的分形力学模型,推导出不同接触区域上各个频率指数的微凸体的截断面积密度分布函数,获得了真实接触面积与总接触载荷的解析表达式,得到了接触半宽上的接触压力分布。计算结果表明:微凸体的频率指数范围直接影响粗糙球形表面的接触力学性质;当最小频率指数n_(min)与临界弹性频率指数n_(ec)满足n_(min)+5≤n_(ec)时,粗糙球形表面在整个接触过程中呈现弹性变形性质,当最小频率指数n_(min)与临界弹塑性频率指数n_(epc)满足n_(min)>n_(epc)时,粗糙球形表面在整个接触过程中呈现非弹性变形性质;粗糙球形表面的接触半宽主要由基圆确定,对于相同比例的下压量,接触压力峰值与最小频率指数成正比;在弹性变形与弹塑性变形阶段,接触压力在接触区域中心达到最大,向接触区域边缘方向递减,在完全塑性变形阶段,接触压力在整个接触区域近似均匀分布。     

含脱层层合简支梁的屈曲模态

基于二维弹性力学理论,研究在轴向荷载作用下含脱层层合简支梁的屈曲模态.由位移法求得各单层梁受均布轴压时的弹性力学解,采用配点法联合各层得到整个系统的解.在层间界面上取与级数项数相等的点,将各点处的界面方程与梁上下表面的边界方程联立求解,得到屈曲临界载荷,返回特征方程得到梁的屈曲模态.研究了脱层界面的接触问题,在脱层处的每个配点上分别使用界面接触和界面自由模型进行计算,分析各配点处脱层表面竖向位移及法向应力的状态,迭代求得真实解.算例分析了不同脱层尺寸和脱层位置对层合梁屈曲模态的影响,并考虑了脱层间的接触.
     

椭圆抛物体形微凸体弹性接触力学模型

为了更准确地描述粗糙结合面的微观接触特性,构建了一种椭圆抛物体形微凸体曲面弹性接触模型。该模型同时考虑了微凸体正接触与侧接触的情形,采用了Weingarten映射的方法来求解接触点处的曲率,并结合赫兹曲面接触理论进行求解,得出椭圆抛物体在弹性侧接触时的接触面积与接触位移的解析公式。讨论了微凸体在不同相对位置下及不同椭圆率的情况下接触面积与接触位移的变化,并通过有限元仿真与该模型进行了对比计算,结果表明:椭圆率对接触面积、接触位移的计算结果影响较大,当椭圆率在超过0.9后,两微凸体接触面积迅速减小,接触位移迅速增大;提出的模型与有限元模型结果相比,两微凸体接触位移计算结果差异最大为10%,接触面积结果差异最大为6.2%。该模型同样适用于求解几何模型具有二阶连续偏导数的微凸体弹性接触问题,为研究形状更为复杂的微凸体接触奠定了基础。     

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。     

直接边界元法及其在弹性力学问题中的应用

文章通过弹性力学问题的基本解将域内微分方程变换成边界上的积分方程,然后在边界上离散;由已知边界位移和边界应力直接求出未知边界位移和边界应力,并得出据以计算整个问题域的位移场和应力场。最后运用此方法求解一个弹性力学问题并与有限元法的计算结果进行了比较。     

状态空间法分析正交异性板热弯曲问题

不考虑任何有关位移或应力模式的人为假设，从三维热弹性力学的平衡微分方程、几何方程和物理方程出发，导出正交异性体的热弹性力学问题的状态方程及其解.并就四边简支任意宽厚比矩形板加以说明其方法的应用，由于一次获得位移与应力场变量值，故精度较高.     

大直径超低速铸型尼龙滑动轴承接触应力分析

用弹性力学位移法的半逆解法分析了一种大直径超低速铸型尼龙滑动轴承的接触应力问题。作者从弹性力学的基本方程出发，通过一些近似处理，用半逆解法解出位移函数，然后由几何方程求出应变，再由物理方程求得了应力的解析解。据此，作者还给出了表征该种轴承接触区的一些参数和接触区的应力分布。本文的方法可用于大直径超低速铸型尼龙或其它非金属材料的滑动轴承的设计和接触应力校核     

用ψ函数表示伽辽金位移函数

由弹性力学平面问题的艾瑞应力函数求导可得应力,但难以求得位移.由伽辽金位移函数可同时求得应力和位移,但伽辽金位移函数在平面问题中有两个,需满足两个重调和方程,给求解增加了困难.本文证明了两个伽辽金位移函数可用一个重调和函数Ψ表示,从而找到了既能表示应力,又能表示位移的单个函数.这样,在求解无体力的弹性力学平面问题时,只需求解一个重调和方程就可得到Ψ,并可使Ψ导得的应力和位移满足边界条件.     

压电材料层合板的精确解

抛弃有关位移和应力的所有假设,直接从三维弹性力学理论和静电学理论,导出压电材料层合板的状态转移阵,同时给出了四边简支压电材料板受正弦分布载荷作用下的精确解。     

钢纤维混凝土桥面铺装层的细观应力破坏分析

基于复合材料力学和线弹性断裂力学,简化了桥面铺装层及桥面板体系的力学模型,建立了修正的剪滞控制方程组.将模型裂缝区及远场的应力、位移条件合理转换为所建立计算模式的求解边界条件,进而得到了桥面铺装层和桥面板各子层的位移分布函数.运用能量法则,考虑温度效应对桥面铺装层的影响,得到了桥面铺装层破坏应力的解析解.运用该计算模式对某桥桥面铺装层的破坏进行了仿真分析,证实了该方法的适用性.     

成层横观各向同性体非轴对称问题的解析解

基于横观各向同性弹性体基本方程的转换及Hankel变换,得到了非轴对称荷载作用下,无限弹性层轴向不同深度经Hankel变换的位移应力向量间的传递矩阵．运用该传递矩阵可求解成层的、层间完全接触情形的横现各向同性空间非轴对称问题．     

状态空间法计算涵洞的应力与位移

根据平面弹性力学极坐标系内的控制方程或其混合变分原理，可导出状态方程。然后，应用三角级数来构造涵洞的应力与位移函数，即状态变量函数，建立涵洞的状态方程，计算涵洞的应力与位移值。