芯层面内刚度的蜂窝夹层板壳结构模型

建立了正六角形蜂窝芯层的一种等效模型,该模型在芯层面内刚度只考虑芯层体积变形的刚度,而忽略了次要的面内偏斜变形的刚度,并在此基础上建立了一种蜂窝夹层板壳结构模型．该模型较Ａｌｅｎ模型有更好的精度．     

封闭截面夹芯杆的耦合变形和层间应力

用封闭截面薄壁杆理论建立的夹芯杆耦合变形的组合模型得到了芯层应力和层间结合应力的精确化分析方法，并给出了箱形载面杆的分析结果。     

复合材料格栅增强夹芯梁弯曲性能研究

为研究含填充芯材复合材料格栅增强夹芯梁的弯曲性能,采用均质化方法对夹芯层等效弹性参数进行理论推导.结合平行移轴刚度理论、一阶剪切理论对含填充芯材复合材料格栅增强夹芯梁的弯曲刚度、最大挠度进行理论分析;然后对夹芯梁的弯曲性能进行了研究,结果表明:夹芯梁的相对弯曲刚度、挠度与格栅芯材弹性模量比之间存在一次分式函数关系,所用格栅可使相对弯曲刚度提高21.5%,相对挠度下降19.5%;当夹芯层与蒙皮厚度较小时,格栅对夹芯梁的相对弯曲刚度无明显提升;在相同条件下,格栅纵向分布比横向分布更利于夹芯梁提升刚度、降低挠度;当格栅纤维铺层角度在45°时,可使夹芯层弯曲刚度最大提升约21%,夹芯梁相对弯曲挠度下降约7%,而对夹芯梁相对弯曲刚度影响微小.     

箭型蜂窝夹层板力学性能及等效方法研究

针对箭型负泊松比蜂窝夹层板,给出了线弹性范围内蜂窝芯层的等效力学参数理论公式,并通过拉伸试验和有限元仿真验证了公式的准确性.分别选取三明治夹芯板理论、Reissner等刚度理论、Hoff等刚度理论对夹层板进行等效,建立等效后的有限元模型,完成静力分析和模态分析,与实体单元模型的计算结果进行对比.结果表明:在不同加载形式下,考虑了芯层剪切刚度和面板弯曲刚度的三明治夹芯板理论,等效精度最高,更适合用于箭型负泊松比蜂窝夹层板的简化分析.     

预应力厚层橡胶三维隔震装置的力学性能分析

基于厚层橡胶支座，通过增设预应力螺杆，设计了一种用于工程结构的新型三维隔震装置，构建力学模型，分析其在竖向荷载作用下的受力特点与刚度变化规律.采用ANSYS软件建立其有限元模型，对竖向压缩时装置的竖向刚度和螺杆内部应力分布进行定量研究，并观察装置在压剪时的变形形态.结果表明，该装置在竖直方向上具有两阶段刚度，第1阶段刚度大小可调，可达到第2阶段刚度的4倍以上.在发挥厚层橡胶支座自身三维隔震性能的同时，能够有效控制支座竖向变形.同时，该装置的特殊构造不会影响支座的水平隔震性能，可完全发挥出预期效果.     

超塑性成形/扩散连接空心结构设计和强度分析

为研究超塑性成形/扩散连接组合工艺制备的钛合金四层结构中芯层结构、芯层和蒙皮的扩散连接面积比率及芯层之间的扩散连接率对结构强度、刚度的影响规律,采用FEM分析了不同芯层结构、直筋数量及工艺参数条件下的多层结构零件强度、刚度变化规律,并重点研究了0.5H/L和延伸率等关键因素的最佳取值区间.结果表明:超塑性成形/扩散连接...     

一种夹层板结构的动力有限元方法

针对夹层结构形式以及求解结构总体响应的特殊性，基于Прусаков－杜庆华理论，考虑夹层板的剪切变形并计入芯层的横向变形，建立了等效单层模型并推导了有限元动力学方程，通过计算某型夹层板结构防护门在突加线性爆炸荷载作下弹性范围的整体动力响应，表明该方法有效可行。     

带两道加强层变截面框-核心筒的振动特性

假定核心筒的弯曲刚度与外排柱的轴向刚度在加强层处遵循相同的变化规律,忽略剪切变形与转动惯量的影响,同时认为加强层与外排柱铰接、与核心筒刚接,核心筒承担弯矩,外排柱内仅有轴力作用而不承受弯矩．在此基础上,运用结构动力学关于分布参数体系的振动理论,考虑核心筒和外排柱变刚度以及加强层弯曲变形的影响,对带有两道水平加强层的高层框架-核心筒结构进行了动力分析,编制了计算机算法程序．根据核心筒与外排柱刚度之比、核心筒与水平加强层刚度之比、核心筒和外排柱沿高度变化的刚度之比的不同取值,得出了该体系前3阶自振频率与加强层位置的关系,为合理设计加强层提供了参考．     

铝蜂窝夹芯结构抗爆性能仿真分析与优化

利用CONWEP计算模型对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了有限元分析，以背板最大变形和夹芯层比吸能作为抗爆性能指标，根据不同基体材料的组合结构建立了铝蜂窝夹芯结构的基准模型.基于基准模型，定量研究了铝蜂窝夹芯结构各部分结构参数和蜂窝胞元类型对其抗爆性能的影响规律.结果表明面板材料采用Al2024T351，背板材料采用RHA的组合结构具有良好的抗爆性能；相比于背板厚度变化，面板厚度的变化对铝蜂窝夹芯结构抗爆性能指标的影响更显著.应用构建代理模型的方法对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了多目标优化设计，使铝蜂窝夹芯结构的抗爆炸冲击波性能得到了明显改善，这对抗爆结构的工程设计有一定指导意义.     

带两道加强层变截面框架-核心筒的振动特性

假定核心筒的弯曲刚度与外排柱的轴向刚度在加强层处遵循相同的变化规律,忽略剪切变形与转动惯量的影响,同时认为加强层与外排柱铰接、与核心筒刚接,核心筒承担弯矩,外排柱内仅有轴力作用而不承受弯矩.在此基础上,运用结构动力学关于分布参数体系的振动理论,考虑核心筒和外排柱变刚度以及加强层弯曲变形的影响,对带有两道水平加强层的高层框架-核心筒结构进行了动力分析,编制了计算机算法程序.根据核心筒与外排柱刚度之比、核心筒与水平加强层刚度之比、核心筒和外排柱沿高度变化的刚度之比的不同取值,得出了该体系前3阶自振频率与加强层位置的关系,为合理设计加强层提供了参考.     

带支撑钢框架结构随机地震反应及可靠性分析

本文采用杆系－层间模型分析高层建筑带支撑框架钢结构的二阶非线性随机反应问题：用杆系模型分析形成了考虑二阶效应的结构弹塑性刚度矩阵，并用牛顿－拉夫逊迭代法分析了结构屈服后的刚度特性，然后将屈服后刚度系数ａ用其相应的位移延伸系数μ来表达，为动力非线性分析创造了条件；动力分析时采用层间模型，把整个结构简化为质点串，进而用等效线性化法分析获得结构层间位移和速度的统计量。最后，结合一个６０层的带支撑钢框架结构的算例，分析了二阶效应和场地类别对结构变形统计量及抗震可靠性的影响，得出具有实用意义的结论。     

爆炸载荷下蜂窝/波纹夹芯方板的动力学行为研究

采用弹道摆锤测试系统对铝波纹、铝蜂窝夹芯板进行了爆炸冲击加载实验。通过改变炸药量及炸药位置实现对结构不同冲量的加载,分析对比了不同冲量作用下两种金属夹芯板的变形/失效模式。实验结果表明,爆炸载荷作用下波纹芯层和蜂窝芯层表现出的变形失效模式较为相似,包括中心压实区域,部分压实区域以及边界处的剪切变形;但在冲量较大时,波纹芯层在边界处的剪切变形更为明显。在载荷条件及芯层平均密度一定的情况下,由于梯形波纹芯层较蜂窝芯层较弱的能量吸收能力,波纹夹芯板将产生更大的残余挠度。实验结果对波纹夹芯板和蜂窝夹芯板在抗爆结构中的选择应用具有一定的参考价值。     

NOMEX蜂窝芯等效弹性模量的非线性分析

提出了NOMEX蜂窝芯材料基于磁场和摩擦吸附原理的固持方法. 固持过程中，为了提高铁粉的填充效率，采用了固定有限区域的方法，而非填充区域蜂窝芯受到铣削力的作用，蜂窝面发生变形，产生过切. 为了控制蜂窝变形不超过工程允许误差，需要对蜂窝芯力学性能进行分析. 将蜂窝芯零件高速铣削过程中的变形归属于薄板大挠度变形问题，得出了具有非线性响应的蜂窝芯材料等效面内弹性模量，克服了线性分析导致的误差. 针对方向舵蜂窝芯的实际加工结果表明，利用具有非线性响应特征的等效面内弹性模量进行铁粉填充优化，可以减少70％的铁粉填充面积，同时，加工精度达到了±0.1mm.     

含分层损伤轴对称复合材料层合壳的高阶理论及有限元分析

提出一种轴对称旋转壳的高阶理论有限元分析模型，采用勒让德多项式逼近位移场沿轴对称壳体厚度方向的变化规律，对含分层损伤的轴对称层合壳结构，构造了一种轴对称分层损伤模型，对分层区域的弯曲刚度和横向剪切刚度作了修正。由典型算例讨论，研究了具有相同分层损伤面积层合壳的损伤分布与位置对其变形的影响。     

动力优化方法在高层配筋混凝土小砌块结构设计中的应用

插筋灌芯率对高层配筋混凝土小砌块结构的承载和变形能力有显著影响。本文以振型分解时程法计算高层配筋小砌块建筑在多遇地震作用下的弹性动力反应，采用优化方法求出满足结构弹性变形的最优刚度分布，归并后得到可用于工程实际的插筋灌芯率。     

石墨烯的摩擦力和刚度关系的分子动力学模拟

采用分子动力学方法建立了基底支撑的多层石墨烯摩擦力模型,统计了不同层数石墨烯在法向载荷作用下的摩擦系数,确立了摩擦力随层数的变化关系;通过针尖吸附薄片所受的范德华力和石墨烯法向变形能与摩擦力的对应关系,得出了法向变形能和界面褶皱势是导致摩擦产生的直接原因,定量分析了界面势垒高度与法向刚度对摩擦力的贡献.结果表明:在不同载荷作用下,3层石墨烯的摩擦系数比1层的摩擦系数高36%、比2层的摩擦系数高40%,1~3层石墨烯的摩擦力均大于范德华力,且随着层数的增加摩擦力与范德华力差值增大;石墨烯层间以刚度串联方式连接,当法向载荷恒定时,3层石墨烯的法向变形能约为2层的1.5倍、1层的3倍,每层石墨烯的变形能对摩擦力的贡献相同,石墨烯摩擦力的产生是层间法向刚度与界面褶皱势刚度共同竞争作用的结果.     

复合材料圆管芯材横向剪切性能

分别采用解析法、数值法和双剪试验对碳纤维增强复合材料圆管芯材(碳管芯材)的横向剪切刚度进行研究,得到了碳管芯材的等效横向剪切模量和修正系数.采用层压板理论的刚度矩阵计算方法求解碳管所用层压板的面内剪切模量,并结合碳管芯材的矩阵胞元计算得到芯材横向剪切模量的解析解;使用有限元方法对双层碳管芯材建立碳管芯材双剪有限元模型,通过数值分析得到碳管芯材等效横向剪切模量的数值解;应用试验结果对解析解和数值解进行修正,获得的修正系数为碳管芯材力学性能研究及航天器结构应用提供了重要参数.     

三维渐进损伤的复合材料层合板低速冲击模型

为了有效反映复合材料层合板面内和层间的非线性损伤,建立了一个新型的损伤模型,该模型基于三维实体单元和内聚力单元可以有效分析复合材料层合板在低速冲击作用下的层内和层间非线性失效行为.对于复合材料层合板面内损伤,以改进的Hashin失效准则作为起始损伤准则,提出了一种基于能量释放率的损伤变量指数渐进演化模型,既描述了复合材料损伤的渐进失效过程,又避免了材料刚度突然下降导致刚度矩阵奇异的不足,同时引入特征长度来降低结果对网格的依赖性,最终建立了单层板的渐进损伤非线性分析模型;针对层合板的层间损伤,采用内聚力单元来模拟,通过结合传统的应力失效准则和断裂力学中的能量释放率准则定义了界面损伤演化规律.该损伤模型通过商用有限元软件ABAQUS/Explicit的用户子程序VUMAT实现,并使用该模型对碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板在横向低速冲击作用下的损伤和变形行为进行预测分析.数值仿真的结果与试验结果进行了比较,吻合良好,验证了该模型的有效性.     

含对称穿透分层损伤复合材料层合板准三维分析

采用以准三维模型为基础的非线性有限元,研究了具有对称穿透分层损伤的复合材料层合板在均匀面内压缩载荷作用下的后屈曲变形,并结合虚裂纹闭合技术（ＶＣＣＴ）,计算了分层前缘的层间能量释放率各型分量。数值分析表明,含对称中心分层损伤斜交铺层复合材料的层合板在压缩载荷作用下,其分层扩展能量释放率与分层子板压缩方向上的刚度有关。     

屈曲约束支撑力学模型对比分析

屈曲约束支撑分析中主要有两种力学模型:平滑非线性的Bonc-Wen模型和简单双折线的模型。为了对比分析这两种模型在结构中模拟屈曲约束支撑的区别,结合试验模型进行了非线性时程分析。根据屈曲约束支撑构造特点,基于串联刚度模型构造了支撑的力学公式,由于一般连接点区域刚度较大,通过假设连接段刚度无限大来简化力学模型。同时引入超强系数来修正支撑屈服力以体现对支撑芯材强度提高作用。基于一个两层单跨人字屈曲约束支撑钢框架的试验模型,应用SAP2000有限元软件,分别建立Bonc-Wen和双线性模拟的屈曲约束支撑,并进行非线性动力时程分析。通过分析得出两种模型的顶点加速度、层间位移、层间位移角的响应,并与实验结构进行对比分析。结果表明:总体上两种模型差距不大,但屈服刚度平滑过度的Bonc-Wen模型比屈服刚度突变的双折线模型模拟屈曲约束支撑更为接近试验结果。