功能梯度材料的裂纹分析及有限元计算

非均匀介质力学的早期研究最先始于密度及力学性质随深度变化的弹性波问题.此后,非均匀介质力学的研究便云集了广泛的研究者.本文,分析和计算了功能梯度材料的裂纹尖端场及应力强度因子.比较了均匀材料与非均匀材料裂纹尖端场,指出:材料梯度不影响裂纹尖端的奇异性阶次和角分布函数,但影响应力强度因子(SIF)值.作为断裂力学的重要参数,应力强度因子是材料梯度,外载荷及构件几何形状的函数.文中,假设材料的弹性摸量按具有不同系数的指数变化,使用有限元方法获得了裂纹尖端位移,然后使用外推法得到了功能梯度材料张开型断裂的应力强度因子.     

含任意裂纹功能梯度材料板的奇异积分方程及其数值解

应用平面弹性复变方法,将求解无限各向异性功能梯度材料板中含任意斜裂纹的问题归结为求解一组解析函数的边值问题.通过构造适当的积分变换将边值问题转化为奇异积分方程,进而应用Lobatto-Chebyshev数值求积公式,求出该奇异积分方程的数值解,得到了应力强度因子的近似表达式.结合算例的数值计算结果,分析了裂纹倾角、材料弹性模量、外应力等因素对应力强度因子的影响.     

FGM夹层圆柱壳在扭转载荷作用下的弹性稳定性

用半解析方法研究了两端简支的功能梯度材料夹层圆柱壳在端部扭转载荷作用下的弹性稳定性,考虑圆柱壳的外层由金属材料构成,内层由陶瓷材料构成,中间层为材料性质沿厚度方向以幂函数连续变化的功能梯度材料,并且在界面处的材料性质保持连续．首先,基于Fltigge薄壳理论建立了位移形式的结构静态屈曲控制方程,然后根据边界条件将位移表示为三角级数形式,获得了近似的线性代数特征值问题,最终通过数值方法求得了表征结构失稳特征的临界屈曲载荷．结果表明,屈曲栽荷随半径与厚度比的增加而减小,随FGM层陶瓷组分的增加而增加．     

联合载荷作用下悬臂梁满应力截面设计

讨论了悬臂梁在联合载荷作用下满应力截面设计问题．首先建立了梁的力学模型,通过考虑一个微元体的平衡得到了悬臂梁满应力计算公式和设计控制方程．应用龙格库塔法解非线性方程得到了该问题的数值解,给出了截面高度随梁长的变化曲线．通过算例说明满应力梁的体积比等截面梁的体积有极大的优化．     

微分求积法求解变截面功能梯度梁的弯曲问题

应用微分求积法(DQM)分析变截面功能梯度梁的弯曲.基于Euler梁理论,同时考虑横截面尺寸和材料参数沿长度梯度变化,建立基本方程.采用DQM对变系数高阶微分方程进行数值求解.首先,退化为等截面均匀材料梁得到数值结果,并与解析解比较,说明了DQM的有效性和精确性.其次,分别考虑横截面尺寸和材料物性参数沿轴向连续变化,给出功能梯度梁的挠度的数值解,并分析几何参数、物理参数沿轴线变化时梁挠度的变化规律.     

含裂纹不同材料有限板焊接混合问题的应力强度因子计算

本文在［１］ 的基础上进一步讨论了含裂纹不同材料有限板焊接混合问题的应力强度因子计算问题,给出了简化计算应力强度因子的计算公式．     

功能梯度材料梁结构的稳定性分析

基于一阶剪切变形非线性梁理论,运用物理中面的概念推出功能梯度材料(FGM)梁稳定性问题的基本方程,分析了功能梯度材料梁在面内热荷载作用下的稳定性。分析中假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向、并按成分含量的幂指数形式变化;利用打靶法对所得方程进行数值求解。结果表明,两端夹紧的FGM梁在均匀热载荷或非均匀热荷载作用下时都会发生过屈曲变形。     

载荷多次作用下的零件模糊可靠度模型

针对载荷强度干涉模型,载荷和强度带有随机模糊性的情况,研究了模糊载荷多次作用下的零件可靠度及计算.对于载荷多次冲击,累积损伤是随机模糊量的冲击过程,研究了零件可靠度的计算并给出了计算实例.     

过滤法制备介电梯度功能材料的介电特性的研究

对用过滤法制备的介电梯度功能材料的介电特性作了阐述,并用计算机模拟的方法研究了其对电场分布的影响,进而对其在工程实际中的应用作了讨论.     

正交各向异性功能梯度材料周期裂纹问题研究

研究了正交各向异性功能梯度材料含平行周期裂纹的平面I型和II型断裂问题.考虑正交各向异性的主轴方向分别为平行和垂直于带的边界,运用Fourier变换,将混合边值问题的求解转化为求解第一类Cauchy奇异积分方程,获得了周期裂纹尖端应力场.结果显示了非均匀材料参数,材料力学性质和裂纹间距对应力强度因子的影响,对功能梯度材料的设计及应用有参考价值.     

恒载效应对梁变形影响的数值分析法

应用势能驻值原理,推导了梁考虑恒载效应的静力分析数值公式,得到了荷栽影响刚度矩阵．分析了不同边界支撑条件下恒栽对梁挠度的影响．计算结果表明：数值分析方法与解析解的结果吻合良好,具有较高的精度．同时由于采用了矩阵形式,不仅便于编制计算机程序,且有更广泛的适用性和灵活性,可更方便地用于各种不同的构造和边界条件的实际结构．     

无限弹性平面中孔附近的偶合热动应力分布

尽管在一个无限弹性介质中一维腔体的偶合热动应力问题已经解决,但是任意形腔体附近的二维热应力问题目前尚未解决.研究了在一个无限弹性平面中任意形腔体在稳态谐和温度场T=T0eiwt作用下的热动应力问题,求得了用Hankle函数表示的问题的解析解.并给出圆腔及椭圆腔相应的数值结果.     

数控型精密液压校直机压点压下量的数学模型

压点式反弯校宜问厄包含弹回做弯曲,本文提出应用ADINA——自动动志增量非线 佐有限元分析算法,辅以败值分析计算,直立压虑压下量的数学棋型．     

螺旋管中二次流强度的数值研究

对螺旋管中充分发展的层流状态下二次流强度进行了数值分析,定义了二次流强度的无量纲化参数——二次流强度雷诺数,得到了迪恩数与阻力系数、二次流强度雷诺数、流量比之间的关系.发现迪恩数与提出的二次流强度雷诺数具有良好的线性关系,这表明迪恩数的另一物理意义是螺旋管中二次流强度的度量.     

大间隙环流中同心转子涡动模式的数值分析

用数值积分方法分析了大间隙环流中同心Jeffcott转子系统的涡动模式.结果表明大间隙环流作用下的同心转子系统的涡动模式取决于转速, 系统也将产生半速涡动并最终以正向涡动模式失稳.而Stocks流体动力质量使Jeffcott转子系统产生正反向涡动的非协调振动,是引起系统涡动模式变化的重要参数.     

二阶动力学系统部分特征结构配置设计的完全参数化方法

考虑了一类二阶动力学系统的部分特征结构配置问题,其目的是设计比例加微分状态反馈律,该控制律只配置开环系统的部分特征值及其特征向量,而保持其余特征值及其特征向量不变.在可控条件下,给出了状态反馈增益阵和闭环系统部分特征向量矩阵的一种简单、完全参数化表达式,其所含自由参数向量和待配置的特征值均可看作该方法提供的设计自由度.该参数化方法直接基于原系统矩阵,故其简单性为系统设计提供了便利.数值例子表明了所提部分特征结构配置参数化方法的有效性.