受纯扭中心穿透界面裂纹应力分析

本文对各向同性和正交各向异性双材料弯曲断裂问题进行了研究.根据板的弯曲理论建立了各向同性和正交各向异性双材料界面裂纹弯曲问题的基本方程,通过复变函数理论,引入含待定系数的挠度函数,采用特征值分析方法,研究解决一类偏微分方程组的边值问题,得到了在纯弯、纯扭、弯扭载荷作用下的各向同性和正交各向异性双材料中心穿透界面裂纹尖端附近的弯矩、扭矩、应力和应变的理论公式.     

耦合各向异性蠕变损伤的黏弹性薄板的弯曲

设损伤张量的主方向与应力张量主方向相同,基于Schapery的耦合损伤增长的对应原理,得到考虑各向异性蠕变损伤的黏弹性本构关系.将薄壁结构沿厚度方向分层,建立层合模型,且由Kachanov的损伤演化方程描述损伤沿层中各点处2个主方向的发展.具体分析了承受均布荷载的四边简支黏弹性薄板的弯曲,给出耦合各向异性损伤黏弹性薄板蠕变弯曲问题的控制方程、边界条件以及求解方法.数值算例表明:黏弹性薄板弯曲时的材料主方向与时间基本无关;当荷载在一定范围内时由于内力的重新分布,考虑损伤后的黏弹性薄板挠度最后趋于稳态值;损伤沿厚度方向的非均匀演化引起拉弯耦合效应增加了板的变形;基于各向同性损伤模型所得板的蠕变变形大于各向异性损伤模型所给出的值.     

极正交各向异性环板的热屈曲

基于 Von Karman薄板大挠度理论 ,通过位移形式的控制方程 ,分析和讨论了极正交各向异性环板的热屈曲问题 .考察了材料弹性常数和热膨胀系数以及不同温度场对板的临界温度以及过屈曲行为的影响 ,给出了相应的数据结果     

正交各向异性功能梯度微板的自由振动行为

基于新修正偶应力理论,利用哈密顿原理推导正交各向异性功能梯度Kirchhoff微板的控制微分方程和边界条件,建立微板动力学模型,并利用纳维解法对其进行求解。利用建立的模型,对正交各向异性功能梯度四边简支微板的自由振动和受双向正弦分布横向载荷作用下的弯曲行为进行研究,分析材料各向异性,尺度参数与板厚比以及功能梯度参数对微板挠度、偶应力和前三阶固有频率尺度效应的影响。研究结果表明:应用本文模型求解的微板挠度比经典弹性板理论解的小,而其固有频率比经典弹性板理论解的大;板厚与材料尺度参数比越小,微板挠度、偶应力和固有频率的尺度效应越明显;功能梯度参数对微板挠度、偶应力和固有频率的尺度效应有一定影响;沿2个正交方向的材料尺度参数对微板挠度、偶应力和固有频率的尺度效应影响程度不同。     

正交各向异性功能梯度微板弯曲行为尺度效应

为了研究材料参数沿微板厚度方向呈连续梯度变化的正交各向异性功能梯度微板弯曲行为的尺度效应,基于新修正偶应力理论和Kirchhoff弹性板理论,引入2个正交方向的材料特征尺度参数,将正交各向异性功能梯度微板的应力、偶应力、应变和曲率等基本变量描述为位移分量偏导数的表达式,并根据最小势能原理推导微板的平衡方程和边界条件。利用建立的模型,以材料弹性模量、剪切模量和材料特征尺度参数均沿微板厚度方向呈正弦梯度变化的四边简支微板为例,研究微板在双向正弦分布载荷作用下的弯曲行为,分析材料特征尺度参数与板厚比、材料各向异性和功能梯度参数对微板挠度、正应力和偶应力尺度效应的影响,定量标定考虑尺度效应时正交各向异性功能梯度微板结构的临界几何尺寸参数。研究结果表明:应用本文模型求解的微板挠度和正应力总是小于经典弹性Kirchhoff板模型解;板厚与材料尺度参数比值越小,微板挠度和正应力的尺度效应越明显;功能梯度参数对微板挠度、正应力和偶应力的尺度效应有一定影响;沿2个正交方向的特征尺度参数对微板挠度、正应力和偶应力的尺度效应影响程度不同。     

损伤对钢筋混凝土板非线性静动力响应的影响

基于不可逆热力学原理,导出了一般各向异性弹脆性材料的损伤本构关系及损伤演化方程,根据Von Karman板理论,建立了双参数弹性地基上钢筋混凝土板的非线性动力控制方程．应用有限差分法和Newrnavk-β法将未知函数离散,然后对方程进行迭代求解．计算结果显示,损伤对结构的非线性静、动力响应有很大的影响。     

正交各向异性钢筋混凝土板的应力及应变分析

为了研究正交各向异性材料的应力、应变及弹性模量等力学参数,本文从材料的物理力学特性出发,推导了正交各向异性材料的弹性本构方程。用有限元分析软件模拟得到了正交各向异性钢筋混凝土板在自重与受荷作用下的应力、应变及板中挠度值。对比分析了视钢筋混凝土板为各向同性时的应力及应变情况。发现2种情况下的应力、应变及板中挠度值与实验数据均较接近,因此,本文的有限元分析方法是可行性的。由于2种情况下模拟结果相近,因此可视正交各向异性材料为各向同性进行分析,以简化分析过程。     

具脱层的正交各向异性梁-板的屈曲分析

根据非线性理论,假定脱层为贯穿梁幅的一维脱层,且脱层位置任意,建立了轴向压力作用下含脱层的正交各向异性梁－板的非线性控制方程,对结构进行了分区处理,通过使控制方程适当线性化,利用脱层前缘的连续性条件、平衡条件及相容条件,导出了夹支边界情况下的具脱层的正交各向异性梁－板关于屈曲荷载的无量纲化的特征方程,确定了临界压力荷载,并讨论了脱层尺寸及位置对临界荷载的影响。     

横观各向同性土的弹性非线性损伤分析

提出了一个分析横观向向同性土的各向异性非线性损伤力学模型,以热力学理论为基础,提出考虑各向异性损伤的能量指标概念,构造损伤势函数,建立损伤的演化方程,建立考虑非线性损伤引起的各向异性的弹性应力－应变关系,且应用此模型分析试验,结果与试验吻合。     

正交铺设复合材料矩形悬臂板弯曲解析研究

应用各向异性板结构横向弯曲一般解析解 ,对承受均布载荷的正交铺设纤维增强复合材料矩形悬臂板进行弯曲分析。讨论了各向异性对板挠度的影响。分别选取强各向异性材料、弱各向异性材料进行计算分析 ,结果表明纤维方向垂直于悬臂板固定边的层合悬臂板刚度挠度最小。     

特殊正交各向异性压电弯曲板的精化理论

对特殊正交各向异性压电材料进行了精化分析,给出了该材料板弯曲时的精化理论。首先,介绍特殊正交各向异性压电材料满足的基本方程和通解,并将调和函数的算子函数表示推广到椭圆广义调和函数。其次,利用算子函数表示将板内的位移场、电势场、应力场和电位移场利用二维函数表示出来。然后,利用非齐次边界条件,获得该板在作用横向载荷时的精化方程。最后,对精化方程进行分析,略去高阶项后,得到了特殊正交各向异性压电弯曲板作用横向载荷时的近似方程。由于该研究方法没有进行预先假设,所以获得的结果比一般的板变形理论更精确。     

复合载荷作用下波纹圆板和环形板的大挠度问题

本文以正交各向异性圆板的非线性弯曲理论为基础,用Chebyshev级数研究了在均布压力和中心集中载荷共同作用下,波纹圆板及具有硬中心的波纹环形板的大挠度问题。处理和分析了波纹板中心挠度为零的特殊情况并进行了具体求解,这是一种新的尝试和探索。用圆薄板的计算结果验证了本文方法的可靠性。文中还给出了波纹圆板和带硬中心的波纹环形板的数值结果。     

正交异性板的后屈曲和Karman型精化理论

基于Ｋａｒｍａｎ型正交异性板的精化理论，本文采用挠度型摄动技术研究了复合构造矩形板的屈曲与后屈曲性态。分析中应用了由该理论导出的广义大挠度Ｋａｒｍａｎ方程，不仅考虑横向剪切，而且包含因材料指向性引起的剪弯相互作用。用此摄动技术构造出了四边简支正交异性中厚板和夹层板的后屈曲路径高阶渐展开式。通过比较可以看出，当前计算结果更接近相应的三维弹性理论精确解。     

局部固支功能梯度板的横向弯曲研究

研究了局部固支功能梯度方板在横向均布载荷作用下的静力学问题。假设功能梯度材料由陶瓷和钢组成，材料弹性模量设计为沿着板的厚度方向按照幂指数形式连续变化，功能梯度方板的四个边均为局部固支，应用Kirchhoff薄板理论和虚功原理推导了板的静力学有限元方程。另分别考虑了各边50%固支和25%固支两种情况，在板材料为纯陶瓷和纯钢时，将所得结果与ANSYS软件结果对比，验证了所建模型的准确性。最后，重点分析了梯度指数对板面和边界最大挠度的影响。结果表明梯度指数和固支范围是决定最大挠度的关键参数，其中固支范围对边界上最大挠度的影响更大。     

考虑损伤发展的钢材混合强化本构模型

为了更准确地模拟往复荷载作用下金属材料的劣化,在大变形弹塑性理论及损伤力学理论的基础上,采用双线性混合强化模型及Lemaitre损伤模型建立了可考虑损伤发展的混合强化弹塑性本构模型.提出了利用单轴拉伸材料常数计算损伤材料参数的近似方法.利用有限元程序ANSYS的用户可编程特性,将所编制的材料模型子程序嵌入ANSYS程序...     

功能梯度圆板的轴对称非线性分析--大挠度问题

基于经典非线性板理论,研究了功能梯度圆板在热、机械等载荷作用下的轴对称非线性弯曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向变化,是体积分数的幂指数函数.推导了问题的控制方程,并用打靶法对其进行数值求解.利用数值结果考察了梯度材料性质、载荷条件以及边界条件对板弯曲行为的影响.     

双材料纯扭界面裂纹断裂研究

对弯曲载荷作用的正交异性双材料界面裂纹尖端附近的应力场进行探讨．通过选取特别的中面挠度函数,利用复合材料断裂复变方法对受弯曲载荷作用的正交异性双材料界面断裂问题进行了研究．通过求解一类广义重调和方程组边值问题,当特征方程组的判别式△1〉0和△2〈0时推出了受纯扭曲载荷下界面裂纹尖端的弯矩、扭矩、应力的计算公式．     

复合载荷下圆形中厚板的非线性弯曲

采用Ｒｅｉｓｓｎｅｒ理论考虑横向剪切变形的影响，导出在均布载荷和中心力联合作用下圆形中厚板的非线性弯曲方程，并引入载荷分布函数使复合载荷按单参数变化，选取平均挠角为单一的位移参数，用摄动法求出了更为精确的摄动解     

在动静载荷作用下单圆弧波纹管膜片非线性稳定性分析

借助拟板法把单圆弧波纹管膜片处理成具有初挠度圆环板的组合结构.利用薄板薄壳的非线性弯曲理论,得到单圆弧膜片在静态和动态载荷协同作用下的非线性动力学方程组.给定该方程组的边界条件与连续条件,可以预测静态载荷及其动态载荷协同作用下膜片的挠度和张力,从而根据Galerkin方法得到单圆弧波纹管膜片非线性系统的受迫振动方程.根据Floquet指数研究了无外激励下系统的分岔问题,讨论了单圆弧波纹管膜片在平衡点领域的稳定性问题,同时考虑了系统在纯动态载荷作用和动静态载荷协同作用下其平衡位置的变化情况.研究结果表明单圆弧膜片系统在动静态载荷协同作用下比在纯动态作用下系统发生Hopf分岔更为滞后.     

混凝土薄壁箱梁剪力滞效应的空间分析

通过对预应力混凝土薄壁箱梁剪力滞效应的理论分析,重点阐述了有限元法理论在剪力滞分析中应用,介绍了规范考虑剪力滞效应的有效分布宽度方法.利用一实际混凝土箱梁桥进行有限元建模计算,对于箱梁在受到不同荷载作用时表现的剪力滞效应进行了分析,指出箱梁在对称荷载作用情况下仍然表现出剪力滞效应.通过箱梁有限元模型计算指出了初等梁理论...