弯曲压电梁的边界条件

从横观各向同性压电介质的梁的弯曲问题出发,利用互易定理和压电弹性力学的通解,对于一般几何构型和承受载荷的梁,获得精确到各阶的恰当的应力和混合边界条件.推广Gregory和Wan的方法,建立一组在边界上存在快速衰减解的边界条件.为了在边界上产生衰减状态,梁缘必须满足这些条件.当应力和混合条件用于梁缘,显示给出弯曲压电梁衰减状态的边界条件,接着衰减的边界条件用于建立梁理论解（内解）的边界条件.另外还通过弹性梁的分析解,来证实获得的边界条件是恰当的.应力条件下的边界条件与梁理论传统的边界条件一致,重要的是,两组混合条件下的边界条件是首次获得的。     

拉压弹性模量不同材料板的热弯曲及屈曲

为了分析拉压弹性模量不同材料板在热状态下的力学行为,采用弹性理论研究了拉压弹性模量不同材料板的热弯曲及屈曲问题。建立了拉压弹性模量不同材料板在热状态下的弯曲微分方程,推导出了相关板热弯曲的解析解;选取梁函数作为试函数,采用Galerkin原理推导出了热屈曲时的临界载荷,该方法计算结果与有关文献计算结果的误差很小;并讨论分析了长宽比、温度对拉压弹性模量不同材料板热弯曲及屈曲的影响。研究结果表明:拉压弹性模量不同材料四边简支矩形板的中点弯曲挠度随着长宽比的增大逐渐变小,而随着温度比增大拉压弹性模量不同材料四边简支矩形板中点弯曲挠度也逐渐增大;当拉压弹性模量相差较大时,采用单模量弹性理论研究拉压弹性模量不同材料板热弯曲及屈曲是不合适的。     

无限大压电板广义热冲击的二维问题

应用具有一个热松弛时间的L-S广义压电热弹性理论,利用混合拉普拉斯变换和有限元方法,研究了无限大厚压电板受到热冲击时的压电热弹耦合的二维问题.建立了广义压电热弹性耦合问题的变分原理,推导了相应的有限元方程,借助拉普拉斯变换,求解有限元方程,得到温度、位移及电势在变换域中的解,利用拉普拉斯数值反变换,得到了温度、位移及电势的分布,并用图形反映了其分布规律.结果表明,热以有限的速度在压电板中进行传播,同时压电板中呈现出压电热弹的耦合效应.     

拉压不同模量矩形板的双向弯曲问题

拉压不同模量矩形板的双向弯曲的中性轴可以从两个弯曲方向考虑.基于不同模量理论,利用静力平衡方程推导了不同模量矩形板的中性轴位置,再利用Kantorovich变分法求解了不同模量矩形板的挠曲线方程,并将得到的数值解和有限元解进行比较,二者较为吻合.计算结果表明,当拉压不同模量的差异较大时,不同模量弯曲矩形板的挠度不宜采用相同模量经典板壳理论.该方法为分析不同模量矩形板和其他结构形式的板的弯曲问题提供了求解思路,并为其在工程中的应用提供了一定的理论参考.     

不同力学边界下变物性梯度功能材料板稳态热应力

用非线性有限元法和辛普生法分析了由ZrO2和Ti-6Al-4V组成的变物性梯度功能材料板在不同力学边界条件下的稳态热应力问题.结果表明:当无限长板只能伸长、不能弯曲时,板内稳态拉应力最大,比无限自由长板时板内最大拉应力增大 6.1倍;当无限长板伸长、弯曲受限时,板内的压应力最大,比无限自由长板时板内最大压应力增大14.9倍;考虑变物性的最大拉应力比常物性减小48.9%,最大压应力比常物性减小39.6%;此外,材料组分形状系数M、对流换热系数和孔隙度的变化对不同力学边界条件下该变物性材料板稳态热应力场的影响显著.此结果为该材料的设计和应用提供了准确的理论计算依据.图4,表1,参8.     

压电悬臂梁弯曲问题的哈密顿体系方法

基于哈密顿体系方法,给出了压电悬臂梁弯曲问题的解析解,并通过具体算例对哈密顿体系方法与传统方法进行了比较.结果表明,采用哈密顿体系方法求解压电悬臂梁弯曲问题,不仅可以扩大解析解的范围,而且可以方便地描述边界条件.     

对边简支对边滑支三维矩形层合板的精确解

在状态空间体系下,研究四边简支层合板壳精确解的文献较多,而关于其它边界条件问题的文献却不多见。根据矩形板一对对边简支(simply supported)另一对边滑移(slippery surface)的边界条件特征,构造了状态变量三角函数形式表达式。然后,基于三维的状态空间方法,将状态变量以级数形式展开,推导了相应的三维状态方程。借助四边简支矩形层合板的求解方法,给出了矩形层合板表面受均布压应力作用下的数值实例。从数值结果和位移图形可以看出,本文的矩形层合板弯曲变形具有明显的圆柱弯曲特征,其数值结果可作为其它数值法的标准解。     

压电、压磁耦合弹性介质材料的变分原理

文章将单一的弹性或塑性力学中的变分原理应用到压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料中,通过对某一泛函的驻值求解,即一阶变分为零并满足一定的边界条件,建立各种变分原理。并由此推出各向异性压电、压磁弹性板的变分方程,进而导出板的平衡方程和边界条件。该方法可为材料的有限元分析模型提供依据。     

考虑P-Δ效应压杆几何非线性问题的解析法

将压杆弯曲平衡微分方程的解(即挠曲线方程)分解为正弦曲线和多次曲线叠加的形式.通过对压杆的特定受力平衡状态的分析,把求解压杆微分方程问题,转化为根据压杆的边界条件和平衡条件确定挠曲线方程的待定几何参数问题.建立了考虑P-Δ效应(轴力二阶效应)的挠度理论计算公式.算例分析证明,该解析法具有较高的适用性和高效性.     

各向异性矩形板弯曲的一般解析解

建立了各向异性矩形板弯曲的横向位移函数偏微分方程的一般解. 可以求解任意边界条件下承受任意载荷作用的弯曲问题. 一般解中的积分常数可由边界条件来决定. 沿每个边有2个边界条件: 挠度(或等效剪力)、斜度(或弯矩)应分别等于沿边界的已给值. 采用该解析法对四边自由四角支承的承受均布载荷或集中载荷的方板进行了计算, 给出了精确的解.     

简支圆板在爆炸冲击荷载作用下的动力响应

采用双剪应力强度理论,考虑材料的拉压强度比,求解了简支圆板在爆炸冲击荷载波荷载作用下的动力响应问题。根据运动方程和用弯矩表达的广义屈服条件得到弯矩控制方程,根据几何方程和流动法则得到速度控制方程,由此得到简支圆板的速度场和内力场,并对速度进行积分得到圆板的挠度响应。根据板终止运动时其速度为零,得到终止运动时间和板的残余挠度。采用本文的解,取板的运动角加速度为零得到该问题的静力解。讨论采用不同的拉压强度比对简支圆板塑性动力响应的影响。研究结果表明,材料的拉压强度比对简支圆板的塑性动力解的影响很大,而且大于对静态问题解的影响。     

圆板中摩尔-库仑准则的内力屈服条件

对具有拉压强度差效应材料构成的轴对称弯曲圆板在弹塑性阶段应力分布的研究,导出了塑性极限状态下圆板中塑性应力分量间的关系式。以不同受力状态下圆板单元体进入塑性极限状态时的内力分析为基础,建立了圆板在摩尔库仑准则基础上用弯矩表示的内力屈服条件。该内力屈服条件是一条闭合的外凸曲线,符合内力分量的对称性,在材料拉压强度相同时蜕化为屈雷斯卡内力屈服条件。所得内力屈服条件可以用于由拉压强度不同材料构成的圆板和环板的塑性极限分析。     

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．     

层状压电、压磁介质轴对称问题的状态空间解

文章从横观各向同性层状压电、压磁和弹性介质空间轴对称问题的基本方程出发,建立了压电、压磁和弹性介质空间轴对称问题的状态变量方程。同时对状态变量方程进行Hankel变换,得到以状态变量表示的单层压电、压磁和弹性介质在Hankel变换空间中的解,通过Caylay-Hamilton原理和利用传递矩阵方法导出了多层压电、压磁和弹性介质空间轴对称问题的解。     

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。     

考虑P-△效应压杆几何非线性问题的解析法

将压杆弯曲平衡微分方程的解（即挠曲线方程）分解为正弦曲线和多次曲线叠加的形式．通过对压杆的特定受力平衡状态的分析，把求解压杆微分方程问题，转化为根据压杆的边界条件和平衡条件确定挠曲线方程的待定几何参数问题．建立了考虑P-△效应（轴力二阶效应）的挠度理论计算公式．算例分析证明，该解析法具有较高的适用性和高效性．     

具有固支边的功能梯度压电矩形板静力解

从三维弹性理论和压电学理论出发,通过假设满足边界条件的位移函数,推导出具有固支边的功能梯度压电板的状态方程,并运用状态变量法以及层间连续条件,在每一层端点处应用配点法,给出了满足周边和上、下表面所有边界条件的解析解。该文将状态变量法运用在具有固支边的功能梯度压电材料的静力问题上,给出了不同梯度分布压电板在具有固支边界条件下的静力解,讨论了梯度变化函数对挠度和应力场的影响,为功能梯度压电结构设计及材料优化提供一定参考依据。     

一种混合边界条件下矩形薄板弯曲问题的解析解

矩形板在每边上具有各种单一边界条件的弯曲问题.早已有不少工作进行过讨论.关于在一个边上具有不同类型边界条件的矩形板的弯曲问题,尚未见有文献讨论过,本文应用广义简支承的概念和迭加原理,给出了沿 x 方向受梯形分布载荷作用的一种混合边界条件下矩形薄板弯曲问题的解析解。这种矩形板的实际工程对象是露天钢筋混凝土水池——移动虹吸冲洗罩过滤池,它是目前水厂设计中的一种新工艺.因此,本文的结果可供工程师们设计时参考.本来的数值结果表明此解的可靠性.为了比较我们还给出了由有限元法得到的结果.     

基于LEMs的平面抗拉压柔性内铰链设计

针对平板折展(LET)柔性内铰链不适宜承受轴向拉力和压力的问题,提出了一种平面抗拉压柔性内铰链.首先,基于反演原则,设计了平面抗拉压柔性内铰链的外形结构;其次,推导了该柔性铰链的弯曲等效刚度与拉压等效刚度的闭式解析式,并用有限元软件对两个闭式解析式进行校验,分析结果显示封闭解与有限元结果的偏差分别小于1.76%和4.75%,从而验证了上述刚度闭式解析式的正确性;然后,利用转动轴心漂移量对平面抗拉压柔性内铰链的转动精度进行了分析;最后,将平面抗拉压柔性内铰链和LET柔性内铰链的各项性能进行比较.结果表明:在外形尺寸一致的情况下平面抗拉压柔性内铰链的弯曲刚度仅是LET柔性内铰链的1.19倍,而拉压刚度和转动轴心漂移量却分别为其19.15~27.70倍和88%;在弯曲刚度没有明显变化的前提下,平面抗拉压柔性内铰链的拉压刚度及转动精度均有显著提高.     

NiTi形状记忆合金梁的变形特性

针对形状记忆合金材料拉压不对称性,结合梁的纯弯曲理论,研究了NiTi形状记忆合金梁非线性弯曲问题,建立了截面应力、变形量、相变区百分含量表达式,并对简支和悬臂两种梁进行数值求解.结果表明:随着弯矩的增大,中性层先向受压侧移动,后移向受拉侧;在同一弯矩作用下,梁的最大挠度值、曲率、变形量以及相变百分含量随着拉压不对称系数的增大而减小,拉压不对称系数越大材料越不易发生相变.