复合夹层板声辐射快速数值计算

采用哈密顿原理建立了水下复合夹层矩形板在机械激励作用下的振动与声辐射模型,并通过瑞利-里兹法求解动力学方程,夹层板的位移场用离散层理论进行描述,为了减少系统运动方程的维数,利用近似处理方法使得各位移分量均可用横向位移来表示.计算板表面声辐射阻抗时,给出了一种基于一重积分的快速计算的方法.计算结果与有限元软件ANSYS分析的结果一致,证明了算法的正确性.最后分析了夹芯板芯层几何参数与材料参数对声辐射的影响,指出根据具体工况合理设置芯层厚度和弹性模量能有效降低辐射噪声,可用于结构噪声被动控制.     

含黏弹性夹层托板的减振降噪性能分析

为降低托板连接双层圆柱壳振动与辐射噪声,采用波动理论分析了含黏弹性夹层板振动波传递特性;基于阻抗失配原理,将黏弹性夹层板引入到双层壳托板结构中,并利用有限元和边界元法数值分析了新型托板结构减振降噪性能,讨论了托板夹层黏弹性参数变化对双层壳振动声辐射性能的影响.结果表明:含黏弹性夹层的板结构对振动波具有较强的阻抑作用;采用黏弹性夹层托板能有效降低双层壳振动声辐射性能,辐射声功率较普通托板连接平均降低约9.4dB.     

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。     

新型CSIPs复合夹层板的力学性能研究

结合玻璃纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,即FRP)和SIPs板(Structural Insulated Panels)的优点,提出了一种以FRP作为面板,扩展聚乙烯泡沫(EPS)为芯板的CSIPs复合夹层板.为了掌握CSIPs复合夹层板的力学性能,首先采用Reissener大挠度理论,推导了CSIPs复合夹层板的挠度和极限承载力的计算公式;然后应用ANSYS软件进行了有限元模拟分析;最后制作1 000 mm*1 000mm的CSIPs复合夹层板进行了模型试验研究.结果表明,理论分析解、有限元模拟结果和试验结果三者基本一致,根据大挠度理论推导出的CSIPs复合夹层板的位移及极限承载力正确;CSIPs复合夹层板重量轻、强度高的优点突出.     

弧向裂纹圆板的振动与辐射声场

目的探究弧向裂纹对薄圆板声振特性的影响规律。方法用瑞利-里兹方法求解弧向裂纹对周界固定薄圆板振动特性的影响。在有限元模态分析的基础上,导出数据,利用离散瑞利积分,求解人工裂纹圆板前五阶模态辐射声场在距离板中心0.5 m的球面上的声场指向性,探究裂纹对辐射声场的影响规律。结果弧向裂纹位于a/2附近时,周界固定裂纹圆板的振动基频随裂纹长度的增加而降低;得到了裂纹圆板低阶模态辐射声场指向性。结论可用于裂纹圆板声振特性研究。     

含损伤复合材料夹层板剩余压缩强度数值分析

综述了作者在含损伤复合材料夹层板剩余压缩强度的研究方面所取得的一些近期进展。（1）基于“Zig-Zag”模型和Mindlin一阶剪切变形板理论,推导了复合材料夹层板线性和非线性屈曲分析的有限元列式;（2）推导了材料性质与温度有关的复合材料夹层板增量求解形式的有限元列式;（3）针对具有面板和芯体间界面开裂和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征,分别提出了分层模型和多标量损伤模型,并推导了多标量形式的损伤本构关系;（4）建立了考虑桥联影响的具有表板与芯体开裂损伤的复合材料夹层板屈曲分析有限元列式;（5）以整体－局部变分原理为基础,提出了复合材料夹层板后屈曲分析的有限元分析方法,研究了含表板／芯体开裂损伤的复合材料夹层板的后屈曲路径,以典型结构为例,讨论了表板铺设方向,开裂面积大小,桥联刚度和结构边界支撑对含损复合材料夹层板的前后屈曲性态的影响。     

变形对夹层圆板非线性振动影响及其周期解

为了解决载荷作用下夹层圆板非线性振动的大挠度方程求解问题,采用基于空间模态假设和变分法,导出时间模态的控制方程.采用伽辽金法推导出静挠度和动挠度耦合作用下夹层圆板的非线性动力方程,从而求解出解的时间模态的渐进表达式.最后采用Lindestedt-Poincare摄动法求解中心点附近的周期解并绘制出幅频特性曲线.结果表明:当横向激扰使夹层圆板产生较大幅度的受迫振动的同时,由于载荷作用下变形的存在,其产生的附加动挠度就会与变形产生非线性耦合现象,因而由此产生的变形必将影响夹层圆板的动力学特性.该成果对非线性振动问题的研究具有一定的参考价值和指导意义.     

复合材料夹层板动态特性的有限元分析

采用考虑复合材料叠层板一阶剪切变形的位移模式，推导了复合材料夹层板自由振动的有限元公式，并提出了处理阻尼问题的方法。数值结果与实验的对比表明，这一方法是合理而有效的。     

局部荷载作用下栅格三明治板的弹性弯曲变形

本文将栅格夹心三明治板等效为均匀夹层板,应用Reissner夹层板理论,采用傅里叶级数法,将局部荷载转化为均布荷载形式,利用均布荷载的求解结果,对四边简支条件下几种局部荷载作用下三明治板的弹性小挠度变形进行了分析,可以得到理论解,通过与有限元分析进行比较,两者结果吻合良好.     

考虑几何非线性时梁(板)的弯曲变形计算

改进了梁(板)的挠曲线微分方程的求解,对弹性范围内梁(板)大变形情况下的弯曲变形计算给予修正,给出了考虑几何非线性时梁(板)弯曲变形计算的有限差分法,提高了计算精度.     

卫星结构蜂窝夹层板的等效计算

在利用MSC／NASTRAN对卫星结构进行有限元计算时，必须对蜂窝夹层板进行预先的等效处理，等效处理的合理与否将直接影响到计算结果的可信度．为此，研究了3种不同的等效方法，即三明治夹心板理论、蜂窝板理论以及等效板理论，其中三明治夹心板理论方法只对蜂窝夹芯进行等效，而蜂窝板理论和等效板理论方法则是对整个蜂窝夹层板进行等效．分别采用这3种等效方法，对某铝蜂窝夹层板的2种工况进行了模态分析，并将计算结果进行了比较．结果表明，运用等效方法的计算结果非常接近于解析解，证实了等效处理方法的合理性和正确性．     

扶壁式码头立板内力计算分析

传统扶壁式码头设计中,对于立板内力的计算通常采用简化方法:以1.5倍肋板间距为界把立板分为上下两部分分别计算,但其计算结果与实际值往往有所偏差。就一实际工程分别采用有限元法和简化方法进行计算,并对结果进行对比分析,以阐述现有简化计算方法的原理与不足之处,并对以后采用此方法进行的扶壁式码头立板内力计算提出合理的建议和注意事项。     

空腹夹层板的静力性能分析及其实用计算方法

在竖向荷载作用下,采用8节点弹性块体有限元方法计算了钢筋混凝土空腹夹层板楼盖,分析了其变形和内力的分布规律,讨论了空腹夹层板的承载力设计问题,并对空腹夹层板实用计算方法和有限元分析方法的承载力结果作了详细的比较,本文的结论对类似工程的设计具有参考价值。     

含损伤复合材料夹层板的热—机械力耦合屈曲性态

基于板的一阶剪切理论和Zig-Zag变形模型,采用有限元分析方法,研究了在热-机械力耦合作用下,含损伤复合材料夹层板的线性和非线性屈曲问题,在分析中考虑了材料热和机械性质随温度变化的特征以及表板与芯体间的界面桥联影响,并通过对典型算例的分析和讨论,说明了桥联刚度和热-机械力耦合效应对含损伤复合材料夹层板结构的屈曲性态的影响是十分显著的。     

中厚板理论的适用范围和精确程度的研究

利用Reissner中厚板理论边界元、Mindlin中厚板理论有限元和三维弹性力学有限元分析了各种厚跨比的板的位移和应力,以确定利用三维理论、中厚板理论和薄板理论分析板时厚跨比的适用范围以及精确程度,为分析板时选择采用薄板理论、中厚板理论还是三维理论提供理论依据;同时也验证了采用缩减积分的Mindlin中厚板理论有限元法缓解了剪切锁死现象.     

高速磁悬浮车辆复合板抗冰雹冲击动力响应研究

为解决高速磁悬浮的抗冲击问题,建立了磁悬浮列车车身夹芯复合板的有限元模型和冰雹的SPH粒子模型,利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA,模拟了列车高速行进过程中车身复合板遭受冰雹冲击的动力响应及损伤破坏问题.通过分析研究,给出了不同冲击速度下的复合结构的应力、应变计算结果,同时给出了冲击破坏模式.结果表明采用SPH方法模拟冰雹冲击行为具有合理性和准确性.      

有限元/边界元法求解变厚度板的声辐射

利用超参数壳单元建立了变厚度板的有限元方程,并求出谐波激励下板表面的位移响应和速度响应。利用Rayleigh积分公式得到变厚度板的声压,然后将声辐射功率表示为速度响应的正定二次型。将板的声辐射功率对设计变量求导,求出变厚度板声辐射的灵敏度。以厚度线性变化的简支矩形板为例进行了数值仿真,首先研究了倾斜角对固有频率以及板中心点挠度影响,然后进一步研究了激烈频率以及倾斜角对板声辐射特性的影响。     

空腹夹层板的拟板超级有限元分析

以三个广义位移的非经典板位移模式，构造了空腹夹层板超级单元，该单元在保证高精度的同时，可大大减少自由度。建立了空腹夹层板的超级有限元分析方法。