功能梯度材料梁的非线性研究

研究了热/机械载荷作用下几何非线性对功能梯度材料梁的位移及应力的影响。首先根据一阶剪切变形梁理论推导了机械载荷条件下功能梯度材料梁位移和应力的平衡方程,热载荷条件通过求解一维热传导方程即可获得;然后采用解析法和摄动技术两种方法对平衡方程求解,并利用非线性应变-位移关系分析非线性对位移和应力的影响;最后引入算例采用不同方法计算功能梯度材料梁的位移及应力并对比分析。数值计算结果表明,几何非线性对梁的位移和应力的影响是显著的,材料常数和边界条件对梁的非线性弯曲也有一定的影响。这种求解非线性平衡方程解析解的新方法对高阶剪切变形和层理论有一定的指导意义。     

非线性粘弹性桩的横向混沌运动

研究了轴向周期载荷作用下非线性粘弹性嵌岩桩的横向混沌运动．假定桩和土体分别满足Leaderman非线性粘弹性和线性粘弹性本构关系,得到的运动方程为非线性偏微分．积分方程;利用Galerkin方法将方程简化为非线性常微分方程,并进行了数值计算;考察了几个参数的影响．数值结果表明非线性粘弹性桩可以通过准周期分叉方式进入混沌运动状态．     

具有压电元件圆薄板传感器的非线性弯曲

为解决在作用电压和机械力的耦合载荷作用下具有压电元件圆薄板传感器的非线性弯曲问题,基于VonKarman薄板非线性理论和压电本构方程,导出具有压电元件圆薄板传感器非线性弯曲控制方程.利用修正迭代法得到在机、电载荷共同作用下轴对称圆薄板的载荷、挠度和电压的关系式.通过算例分别讨论机械载荷和作用电压的变化对圆薄板弯曲变形的影响,结果表明:通过改变压电元件作用电压的大小和方向,可以有效地控制圆板的曲变形.该成果对具有压电元件圆薄板传感器弯曲变形控制具有一定的理论指导意义.     

Winkler地基悬臂梁在均布载荷作用下的非线性弯曲

研究了Winkler地基悬臂梁在均布载荷作用下的非线性弯曲问题.基于梁的大变形理论,考虑杆的轴向伸长,建立了受均布载荷作用下Winkler地基梁的几何非线性平衡方程.采用打靶法求解非线性两点边值问题,获得了一端固定一端自由梁在保守载荷作用下的大变形弯曲问题的数值解,给出了不同基床系数下梁的变形与载荷之间的特征曲线.     

高速船复合材料层合板非线性动力响应分析

研究了高速船复合材料层合板在冲击载荷作用下的非线性动力响应 .基于经典的层合板理论及板的大挠度基本假设 ,得到四边简支层合板的非线性运动方程及变形协调方程 ;用级数展开把非线性偏微分方程组化为易于求解的 Kronecker张量积形式的二阶常微分方程组 ,并由四阶Runge- Kutta法数值求解 .讨论了载荷形式对复合材料层合板动力响应的影响     

一类非线性弹性梁方程解的存在性

研究了一类非线性弹性梁方程的初边值问题,考虑了材料的粘性效应及非线性外阻尼,建立了一类轴向载荷作用下的非线性弹性支承梁方程,并利用Faedo-Galerkin方法,证明了该方程在一定的初边值条件下解的存在性,为力学中弯曲与扭转联合作用下具有结构阻尼的振动问题的研究与计算提供了数学依据。     

纵横向载荷作用下经典梁非线性静态响应的精确解

导出了纵横向载荷作用下,梁非线性静态问题的精确解.利用非线性经典梁理论,推导出梁非线性静态问题的基本方程,得到的控制方程是一个关于挠度的非线性积分-微分方程.直接求解该方程,得到梁非线性静态变形闭合形式的解,这个解显式地给出梁的变形与外载荷之间的非线性关系.为考察载荷以及边界条件的影响,根据得到的解析解给出一些数值算例,并讨论梁不同阶屈曲模态下非线性静态响应的一些性质.结果表明:对应于参数λ的不同取值区间,梁的轴向载荷-挠度曲线有不同的解支;对应于参数λ的同一取值区间,梁分别对应两个不同的屈曲模态.     

移动载荷作用下非线性连接浮桥的动力响应

以非线性有限元方法为基础,考虑桥节间非线性连接的影响,建立了浮桥三维动力响应分析控制方程,并采用超单元方法对系统的运动方程进行缩减;然后用Newmark直接积分和New-ton-Raphson迭代方法求解系统的非线性运动方程,研究了移动载荷作用下非线性连接浮桥的三维非线性动力响应特性.研究表明,桥节之间连接的非线性特性和间隙的大小对于浮桥的动力响应影响很大,必须加以考虑.     

冲击载荷作用下夹层扁锥壳的非线性动力屈曲

研究了夹层扁锥壳在三角脉冲冲击载荷作用下的非线性动力屈曲问题。基于Reissner假设和Hamilton原理,导出了夹层扁锥壳在冲击载荷作用下的非线性动力控制方程;采用Galerkin方法和Runge-Kutta方法对控制方程进行数值求解,得到非线性动力响应曲线;应用Budiansky-Roth准则确定了冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何尺寸和物理参数对夹层扁锥壳冲击屈曲的影响;数值算例表明本文方法是可行的。     

夹层矩形板的非线性动力屈曲

研究了夹层矩形板的非线性动力屈曲问题,基于Reissner假设和Hamilton原理下的夹层矩形板的非线性运动控制方程,应用伽辽金方法和双参数摄动法确定四边简支夹层矩形板在纵向简谐载荷作用下的非线性动力不稳定区的边界,并对影响动力稳定性的若干因素进行探讨.     

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.     

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.     

静载荷作用下扁球壳轴对称非线性自由振动

研究了扁球壳在静载荷作用下的轴对称非线性自由振动问题。根据扁球壳非线性动力变分方程，运用修正迭代法给出非线性静力边值问题的一次近似解析解，应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ技术得到了关于时间部分的非线性动力方程，用Ｌｉｎｄｓｔｅｄｔ－ｐｏｉｎｃａｒé摄动法获得了以静载荷为参数的非线性固有频率与振幅间的特征关系，并以图表的形给出算例．本文的退化结果，可直接得到圆薄板轴对称非线性自由振动的有关结论．     

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     

阶跃载荷下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力稳定性

本文研究了阶跃轴压和阶跃侧压下功能梯度材料圆柱壳的非线性动力屈曲问题。非线性动力平衡方程由能量法推导,并采用变步长四阶Rugge-Kutta法进行求解,得到结构的响应曲线,结合B-R动力屈曲准则给出屈曲临界状态。数值结果表明：在阶跃载荷作用下,存在一结构变形的占优模态使得结构响应最早发生,且其幅值也最大。阶跃轴压和侧压载荷下结构的非线性动力屈曲载荷与其相应的线性静力屈曲载荷十分接近。在阶跃轴压载荷情况下,动力载荷可能激发比静力载荷更高阶的屈曲模态。此外,文中还讨论材料组分与多种热环境对动力屈曲的影响。     

机械和热载荷共同作用下梁的非线性弯曲和稳定性

基于Euler-Bernoulli梁的精确的几何非线性理论,建立弹性直梁在横向分布机械载荷和均匀升温共同作用下的几何非线性静平衡控制方程.应用打靶法分别数值求解两端不可移简支和两端固定支承梁在上述复合载荷作用下的非线性弯曲和弹性稳定性问题,给出梁的变形与机械载荷和热载荷之间的特性关系曲线,讨论载荷参数对变形和内力的影响.数值结果表明:当无机械载荷作用时,所得的曲线为热过屈曲平衡路径;当同时作用机械载荷和热载荷时,所得的曲线为非线性弯曲曲线,且随着温度载荷的增大,热膨胀所引起的变形逐渐占据主要地位,而机械载荷对变形的影响逐渐减弱.在热过屈曲前,轴力大小单调线性增加,而在热过屈曲后,轴力的大小随升温有微小减小.     

平面框架结构的几何非线性问题打靶法求解

基于弹性曲梁平面大变形问题的精确几何非线性理论,建立简单平面框架结构在静载荷作用下弯曲问题的无量纲控制方程和边界条件,其中基本未知量均被表示为变形前的轴线坐标的函数.采用打靶法求解非线性常微分方程的两点边值问题,得到不同框架结构的大变形平衡构形.所提出的理论和方法可以用于分析平面简单框架结构在各种载荷作用下的大变形问题.     

横向磁场中导电梁式薄板的非线性振动分岔

在薄板的电磁弹性运动基本方程及电磁力表达式的基础上,得到了横向磁场和机械载荷共同作用下梁式薄板的振动方程,应用Calerkin法将梁式薄板的振动方程化为Duffing方程,同时将梁式薄板的非线性振动方程转化,通过求中心流形上流的方程得出分岔方程,讨论了系统的分岔并画出分岔图.     

横向冲击载荷下加筋板的非线性动力响应

考虑了剪切变形和转动惯性的影响 ,由Hamilton变分原理导出了加筋板的非线性动力方程 ,并用有限差分结合Runge Kutta法求解 .讨论了加强筋参数对加筋板在横向冲击载荷作用下的非线性动力响应和结构效率的影响 .     

初挠度对简支边夹层圆板非线性振动特性的影响

根据均布载荷作用下夹层圆板非线性振动的基本方程,得出具有初挠度夹层圆板的非线性振动方程,利用李雅普诺夫稳定性定理分析奇点的稳定性,并对两种情况下奇点的稳定性进行比较,最后通过绘制相轨迹图线进一步验证奇点的性质。