粘弹层合板阻尼振动的层间应力和实验研究

应用混合分层理论,并在板的厚度方向采用位移和应力插值函数推导出粘弹层合板的动力学方程.计算了自由阻尼结构的法向位移响应幅值和层间横向应力的相对幅值,分析了粘弹性材料模量的影响.在高频疲劳试验机上试验不同粘弹性材料的自由阻尼层合板的稳态振动.结果表明:较高的层间法向正应力是低频振动中引起粘弹层合板分层破坏的主要因素,采用面内方向加强的粘弹层合板能有效地降低界面上法向正应力的值.这与通过动力学方程分析粘弹层合板的结论是一致的.     

基于不同梯度模式压电功能梯度板的挠度与应力场分析

用解析方法模拟压电功能梯度材料物性参数沿空间分布的非线性特性.基于物性参数沿空间为多项式函数、非整数幂函数及e指数函数分布3种不同梯度模型,采用修正的层合板理论,对压电功能梯度材料平板的挠度及应力场进行了分析,并对数值结果进行对比研究.     

复合材料层合板应力分析的小波有限元法

为提高层合板数值计算精度和效率,基于复合材料层合板理论,采用同尺度不同阶数区间B样条小波(BSWI)尺度函数的张量积插值,构造满足节点位移、挠度及其导数连续性和兼容性的BSWI层合板单元转换矩阵,并从虚功原理出发,推导了层合板单元BSWI单元刚度方程,计算并分析了层合板承受轴向拉伸时对角线OA上各点挠度与板心O距离变化关系及应力、应变沿板厚分布规律.数值结果表明:BSWI有限元法在复合材料层合板应力分析方面,可用较少单元和自由度数获得较高计算精度.     

用样条配点法求解反对称角铺设层合板动力响应

工程结构中的复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质。如何研究随机参数层合板响应的统计特性 ,这对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义。用样条配点法 ,将复合材料层合板结构离散后 ,应用Lagrange方程 ,建立了复合材料层合板的力学模型 ,研究了随机参数反对称层合板动力响应 ,推导出层合板位移、速度和加速度的标准差。在数值算例中 ,对于各种边界条件 ,选择样条函数作为振型函数 ,用样条配点法求出了结构的动力响应量及统计特征值 ,并与Newmark法进行了比较 ,验证了该方法的有效性。     

对称铺设复合材料层合板的非线性参数振动分析

根据复合材料层合板的各向异性、几何非线性、耗散阻尼非线性，建立了对称铺设的正交各向异性矩形层合板二阶近似下的非线性参数振动方程，应用数值解分析了系统的振动特性、分岔和混沌运动。     

计入结构柔性和边界条件的内齿圈面内振动分析

采用弹性力学方法推导内齿圈的运动微分方程,用摄动法求解无约束条件下内齿圈的固有频率和振型函数,并通过消除永年项获得了含约束条件下的内齿圈面内振动频率的解析表达式.以某汽车变速箱中的内齿圈为例,运用所获的解析式计算了该齿圈的面内振动频率,其结果与前人研究中的有限元仿真及模态实测数据吻合较好.表明所提理论模型具有较高的计算精度,能准确揭示内齿圈的振动特性.最后,依托所建理论模型,分析内齿圈结构柔性和内、外约束条件对其面内振动特性的影响.计算结果表明,内齿圈面内振动频率随外约束刚度的增大而增大,且当内齿圈所有外约束的刚度之和不变时,降低单个外约束的刚度也即增大外约束的数目可小幅度地降低齿圈的面内振动频率;相比于外约束,内约束数目和刚度对内齿圈面内振动频率影响较小,随着内约束数目和刚度的增加,同一节径数下的内齿圈面内振动频率呈缓慢增大趋势.啮合相位变化时,面内振动模式的固有频率变化较大.     

复合材料层合板随机参数结构的响应分析

工程结构中的复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质。如何研究随机参数层合板的动力响应。这对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义。本文用随机摄动法，将复合材料层合板结构离散后。应用Lagrange方程，建立了复合材料层合板的力学模型，研究了随机参数反对称层合板响应的统计特性。推导出层合板位移，速度和加速度的标准差。在数值算例中，对于各种边界条件，选择样条函数作为振型函数。用样条配点法求出了结构的位移响应量及统计特征值，并与Newmark法进行了比较，验证了该方法的有效性。     

残值法在弹性地基梁板分析中的应用

利用滑动最小二乘法构造近似函数，并以此作为加权残值法中的试函数；提出了构成该试函数中的基函数和权函数的选取原则；分析了形函数的特性；对试函数拟合原函数的效果进行了分析，进而提出了权函数及相应的影响半径的取值。采用配点法对Winkler地基和弹性半空间地基上的梁和板进行了数值计算，并与理论结果或其它数值方法进行了对比，采用总残值进行判断数值结果的准确度。结果表明，该试函数适用于多种边值问题，且精度较高。     

碳纤维复合材料单向层合板自传感特性

通过测试碳纤维/环氧复合材料(CFRP)单向层合板单轴拉伸和循环拉伸时的电阻变化,研究了碳纤维复合材料单向层合板自传感特性.结果表明:不同铺层方向CFRP单向层合板拉伸时体积电阻变化特性各不相同,该电阻变化特性比应力、应变能更多地反映有关材料内部结构变化的信息;CFRP单向层合板具有压阻效应,压阻效应随着应力的增加而增加,偏轴拉伸、横向拉伸时压阻效应比纵向拉伸时要大,且随铺层方向角的增大,压阻效应越来越明显.利用CFRP单向层合板这种自传感特性,可实现在线实时自监测以及对其损伤、破坏的自诊断.     

Winkler弹性地基上声子晶体梁带隙特性

 研究弹性地基上声子晶体梁的振动特性对于工程中的减振、隔振有一定指导意义.为揭示弹性地基上声子晶体Euler梁的振动特性,采用Euler梁理论、Winkler地基模型,通过有限元法计算出Winkler地基上声子晶体Euler梁弯曲振动能带结构.并与无地基作用下的声子晶体Euler梁能带结构的计算结果比较,揭示出地基约束对声子晶体Euler梁弯曲振动带隙的影响规律.同时,考虑材料的组分比对带隙的影响,结果体现出模型的振动衰减第一带隙范围及第二带隙范围的变化趋势.     

静力凝聚法解叠层厚板的自由振动问题

文章提出一种改进的叠层板理论,并针对两种特殊的叠层和相应的边界条件,给出了叠层复合材料厚板的解析解.该文还应用静力凝聚法,凝聚掉平面内位移和转角自由度,这样,求解特征值问题的工作量将大大减少.算例表明,这些工作是相当有效的.     

层合圆板与弹性地基相互作用分析

用半解析元法分析了轴对称横观各向同性层合圆厚板与弹性地基的相互作用，提出了一种新的半解析位移函数。采用在水平方向解析，在竖向进行离散化的方法，使动力相互作用问题化为一维数值计算问题，大大减少了计算工作量。数值计算结果表明：考虑相互作用后，层合圆板自振周期大于不考虑相互作用时的自振周期；在结构和地基动力相互作用分析中，地基的计算厚度可取为地基深度与基础的半径之比大于10，地基的计算面积可取在地基计算面积与基础面积之比大于30。     

单板条层积材力学模型的验证与分析

在利用弹性力学能量原理建立的单板条层积材力学模型基础上,应用层合板理论计算单板条层积材的宏观弹性常数。通过在单板条上黏贴应变片的方法测定杨木单板条的各项弹性常数,并得出了单板条弹性常数与单板条对应密度的关系方程。在此基础上,通过压制不同铺装角度和不同组坯结构的单板条层积材来对计算结果进行验证,验证结果表明,以能量原理为基础,采用层合板理论来预测单板条层积材的力学模型精度较高。     

胶合板湿变形预测模型

为提高木质复合材料可设计性,根据经典层合理论,建立层合结构木质复合材料湿变形计算模型。以不对称结构的胶合板湿变形为例,考虑到单板压缩率、涂胶量等工艺对单板湿胀系数和弹性性能,以及含水率对单板弹性性能的影响,计算得到翘曲湿变形理论值。同时对不同结构胶合板进行等温增湿实验,并对模型进行验证。结果表明,所建湿变形计算模型能正确判断胶合板翘曲变形方向。     

层合压电压磁耦合弹性介质圆板的状态变量解

从横观各向同性层状压电、压磁耦合弹性介质材料的基本方程出发，导出了压电、压磁圆板在轴对称变形中的状态变量方程，并对其进行有限Hankel变换，得到一组常系数的常微分方程，再通过Cay]ay-Hamilton原理和利用传递矩阵方法导出了层合压电、压磁耦合弹性介质圆板的状态变量解．     

应用微分算子理论建立基本解

阐述了应用微分算子理论建立基本解的具体步骤，并应用它和求解常微分方程组的若干技巧建立了二维和三维弹性静力学、二维弹性动力学、Ｒｅｉｓｓｎｅｒ板以及正交各向异性薄板和平面问题的基本解，验证了所提出方法的有效性。     

板式橡胶支座滑动摩擦性能试验及其力学模型

针对汶川地震中小跨度梁桥出现的板式橡胶支座滑动的典型震害,对板式支座与钢板间的滑动摩擦性能进行了试验研究,分析了竖向正压力和滑动速率对支座滑动摩擦性能的影响规律,试验结果表明,在发生明显滑动之前,支座以水平剪切变形为主,伴随少量的相对滑动,其名义剪切模量在700~1 100kPa之间;板式支座与钢板间的滑动摩擦系数与支座的竖向压应力呈负相关,与滑动速率呈正相关.最后建立了考虑板式支座与钢板间滑动摩擦性能的精细化力学模型,以考虑多种因素对支座滑动效应的影响.     

夹层板壳静力分析的有限单元法

在文（１）的基础上，构造了１６－２０结点夹层板壳单元。该单元考虑了层合结构的横向剪切效应，较等效单层理论和分层理论的精度高，且大大减少了结点自由度数目，提高了计算效率。由于结点自由度只有线位移，该单元易与三维实体单元连接，对厚板壳也有很强的适应性，特别适合于实际工程中层合结构的计算。     

分析FRP补强结构的状态空间有限元法

文章应用分区变分原理和状态空间有限元法分析FRP补强的层合板;在板的平面内划分有限元网格,根据混合变分原理分别建立层合板和补片的状态方程;沿厚度方向求解状态方程分别得到层合板和补片上、下表面之间的关系,再根据板与补片之间的协调条件建立补强结构的整体求解方程.该方法综合了状态空间法与有限元法的优点,如能同时满足层间位移和应力的连续条件和方便处理边界条件等.算例表明用所提出的方法求解补强结构是非常有效的.     

双模量悬臂梁在分布荷载作用下的Kantorovich解

双模量悬臂梁在均布载荷作用下发生弯曲变形时,会形成各向同性的拉伸区和压缩区.在此种情况下,把双模量悬臂梁看成2种各向同性材料组成的层合梁,采用弹性理论建立了双模量悬臂梁在均布载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了双模量悬臂梁的中性面位置.在此基础上,利用Kantorovich法研究了分布载荷作用下双模量悬臂梁的平面应力问题,推导出了悬臂梁的应力公式.并把该应力公式的计算结果与有限元法的计算结果进行了比较,验证了双模量悬臂梁的应力公式是可靠的.算例分析表明,分布载荷作用下双模量悬臂梁的平面应力问题,不宜采用相同弹性模量弹性理论,而应该采用双模量弹性理论.