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分层损伤复合材料加筋层合板屈曲和后屈曲性态研究 被引量:18
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作者 白瑞祥 陈浩然 刘远东 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期274-280,共7页
基于板的一阶剪切理论和Von-Karman大挠度理论,提出了含嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩荷载作用下的前、后屈曲分析的有限元方法,并推导了相应的有限元列式,分析中还考虑了分层前缘的闭合接触效应.通过典型算例,研究了复合材料... 基于板的一阶剪切理论和Von-Karman大挠度理论,提出了含嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩荷载作用下的前、后屈曲分析的有限元方法,并推导了相应的有限元列式,分析中还考虑了分层前缘的闭合接触效应.通过典型算例,研究了复合材料加筋层合板的屈曲和后屈曲性态与加强筋的分布、分层形状、分层位置及分层大小等因素的关系. 展开更多
关键词 复合材料加筋层合板 分层损伤 屈曲 后屈曲 剪切理论 Von-Karman大挠度理论 有限元方法
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功能梯度与均匀圆板弯曲解的线性转换关系 被引量:13
2
作者 李世荣 张靖华 徐华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期871-877,共7页
基于一阶剪切理论,研究了功能梯度材料圆板与均匀圆板轴对称弯曲解之间的线性转换关系.通过理论分析和比较功能梯度材料圆板和均匀圆板在一阶剪切理论下的位移形式的轴对称弯曲控制方程,发现了功能梯度材料圆板的转角与均匀圆板的转角... 基于一阶剪切理论,研究了功能梯度材料圆板与均匀圆板轴对称弯曲解之间的线性转换关系.通过理论分析和比较功能梯度材料圆板和均匀圆板在一阶剪切理论下的位移形式的轴对称弯曲控制方程,发现了功能梯度材料圆板的转角与均匀圆板的转角之间的相似转换关系.在假设材料性质沿板厚连续变化的情况下,给出了相似转换系数的解析表达式.在此基础上,进一步导出了一阶剪切理论下功能梯度圆板的挠度与经典理论下,均匀圆板的挠度之间的线性关系.从而,可将功能梯度材料圆板在一阶剪切理论下的弯曲问题求解,转化为相应均匀薄圆板在经典理论下的弯曲问题求解,以及转换系数的计算问题.这一方法为功能梯度非均匀中厚度圆板的求解提供了简捷途径,而且更便于工程应用.作为例子,采用上述方法分别求得了周边简支和夹紧条件下,梯度圆板在均布横向载荷作用下的弯曲解析解,该解答与Reddy得到的结果完全吻合. 展开更多
关键词 剪切理论 功能梯度材料 圆板 弯曲解 线性转换
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正交各向异性功能梯度材料平板振动分析 被引量:8
3
作者 徐坤 陈美霞 谢坤 《噪声与振动控制》 CSCD 2016年第4期14-20,共7页
基于一阶剪切理论,研究四边简支正交各向异性功能梯度材料(FGM)板的自由振动和受迫振动。假设剪应力沿厚度方向呈抛物线分布,利用剪切应变能与剪切余能相等原理,得到正交各向异性功能梯度平板的剪切修正系数。利用虚位移原理得到功能梯... 基于一阶剪切理论,研究四边简支正交各向异性功能梯度材料(FGM)板的自由振动和受迫振动。假设剪应力沿厚度方向呈抛物线分布,利用剪切应变能与剪切余能相等原理,得到正交各向异性功能梯度平板的剪切修正系数。利用虚位移原理得到功能梯度平板运动方程,并采用Navier方法对运动方程进行求解。通过与有关文献及有限元计算结果对比,验证该方法的正确性。在此基础上,分析厚度方向上由纤维和基体按照不同体积梯度分布的三种(P-,S-,C-FGM)平板的固有振动和受激振动特性,结果表明纤维体积分数变化区间越大,梯度型式及梯度指数对其振动特性影响越显著;纤维体积分数关于平板中面反对称分布(S-FGM)时,平板振动特性受梯度指数影响较小。 展开更多
关键词 振动与波 功能梯度材料 剪切理论 剪切修正系数
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平行四边形加肋板自由振动分析的无网格法 被引量:8
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作者 覃霞 刘珊珊 +1 位作者 吴宇 彭林欣 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期24-32,39,共10页
基于一阶剪切理论,提出一种求解平行四边形加肋板自由振动问题的无网格法,通过用一系列点来离散平板及肋条,得到加肋板的无网格模型。基于一阶剪切理论及移动最小二乘近似求出位移场,以梁模拟肋条,求出平行四边形加肋板总动能及总势能... 基于一阶剪切理论,提出一种求解平行四边形加肋板自由振动问题的无网格法,通过用一系列点来离散平板及肋条,得到加肋板的无网格模型。基于一阶剪切理论及移动最小二乘近似求出位移场,以梁模拟肋条,求出平行四边形加肋板总动能及总势能。再由Hamilton原理导出加肋板自由振动的控制方程,采用完全转换法引入边界条件,求解方程得出结构自振频率。以不同参数的加肋板为例,将该文解与ABAQUS有限元解进行比较分析。研究表明,该方法能有效地分析平行四边形加肋板自由振动问题,在肋条位置改变时,又避免了网格重构。 展开更多
关键词 无网格法 平行四边形加肋板 剪切理论 自由振动 完全转换法
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基于遗传算法的弹性地基加肋板肋梁无网格优化分析 被引量:7
5
作者 覃霞 刘珊珊 +1 位作者 谌亚菁 彭林欣 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期93-110,共18页
基于遗传算法及一阶剪切理论,提出一种弹性地基上加肋板肋条位置优化的无网格方法.首先,通过一系列点来离散平板及肋条,并用弹簧模拟弹性地基,从而得到加肋板的无网格模型;其次,基于一阶剪切理论及移动最小二乘近似原理导出位移场,求出... 基于遗传算法及一阶剪切理论,提出一种弹性地基上加肋板肋条位置优化的无网格方法.首先,通过一系列点来离散平板及肋条,并用弹簧模拟弹性地基,从而得到加肋板的无网格模型;其次,基于一阶剪切理论及移动最小二乘近似原理导出位移场,求出弹性地基加肋板总势能;再次,根据哈密顿原理导出结构的弯曲控制方程,并通过完全转换法处理边界条件;最后,引入遗传算法和改进遗传算法,以肋条的位置为设计变量、弹性地基板的中心点挠度最小值为目标函数,对肋条位置进行优化达到地基板控制点挠度最小的目的.以不同参数、载荷布置形式的弹性地基加肋板为例,与ABAQUS有限元结果及文献解进行比较.研究表明,采用所提出的无网格模型可有效求解弹性地基上加肋板弯曲问题,结果易收敛,同时基于遗传算法与改进混合遗传算法所提出的无网格优化方法均可有效优化弹性地基加肋板肋条位置,后者计算效率相对较高,只进行了三次迭代便可获得稳定的最优解,此外在优化过程中肋条位置改变时只需要重新计算位移转换矩阵,又避免了网格重构. 展开更多
关键词 无网格法 弹性地基加肋板 剪切理论 遗传算法 肋条位置优化
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基于共旋三角形厚薄通用壳元的几何非线性分析 被引量:6
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作者 王振 孙秦 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期27-33,共7页
基于共旋列式方法发展了一种用于复合材料层合板结构几何非线性分析的简单高效的三结点三角形平板壳元。该壳元由具有面内转动自由度的广义协调膜元GT9与假设剪切应变场和假设单元转角场的广义协调厚薄通用板元TMT组合而成。为避免薄膜... 基于共旋列式方法发展了一种用于复合材料层合板结构几何非线性分析的简单高效的三结点三角形平板壳元。该壳元由具有面内转动自由度的广义协调膜元GT9与假设剪切应变场和假设单元转角场的广义协调厚薄通用板元TMT组合而成。为避免薄膜闭锁而采用单点积分计算与薄膜应变有关的项,同时增加一个稳定化矩阵以消除单点积分导致的零能模式。基于层合板一阶剪切变形理论,给出了考虑层合板具体铺层顺序的修正的横向剪切刚度,使该壳元可用于中厚层合板结构的分析。由于共旋列式大转动小应变的假设,共旋列式内核的几何线性的单元刚阵可仅计算一次而保存下来用于整个几何非线性求解的过程以提高计算效率。数值算例表明提出的壳元进行包括复合材料层合板结构的厚薄壳结构的几何非线性分析的精度高且效率高。 展开更多
关键词 几何非线性 共旋 层合板复合材料 广义协调 厚薄通用 减缩积分 稳定化矩阵 剪切理论
原文传递
功能梯度材料梁自由振动的线性与非线性振动
7
作者 陈琦 马连生 郭章新 《力学与实践》 北大核心 2023年第3期520-525,共6页
基于数值模拟和理论分析两种方法,研究了功能梯度材料(functional gradient materials,FGM)梁自由振动下的线性与非线性振动问题。通过解析法求解了FGM梁在经典理论下以及一阶剪切理论下的力学行为,得到了FGM梁在简支和固端约束下的固... 基于数值模拟和理论分析两种方法,研究了功能梯度材料(functional gradient materials,FGM)梁自由振动下的线性与非线性振动问题。通过解析法求解了FGM梁在经典理论下以及一阶剪切理论下的力学行为,得到了FGM梁在简支和固端约束下的固有频率。理论分析了不同边界条件、不同梁理论下、梯度指数、长细比等因素对于FGM梁固有频率的影响;不论经典梁理论还是一阶剪切理论,随着梯度指数的增加,FGM梁的固有频率都随之减小。通过ABAQUS仿真模拟,得到FGM梁数值模拟下的非线性固有频率。将理论解与数值解进行对比,完善力学模型。在多种理论下,利用解析法和数值模拟的方法,给出FGM梁结构振动响应的线性与非线性解。 展开更多
关键词 功能梯度材料梁 经典理论 剪切理论 振动 解析解 数值解
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基于分层一阶剪切理论的夹层梁弯曲特性 被引量:3
8
作者 郝景新 吴新凤 刘文金 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1049-1053,1059,共6页
为了构建夹层梁的弯曲位移模型,提出了一种基于二变量的分层一阶剪切理论,该理论满足于Timoshenko梁平均切应变要求.然后,利用最小势能原理建立弯曲控制方程并用Rayleigh-Ritz法求解.结果表明:由于考虑了上下表板抵抗剪力的能力,分层一... 为了构建夹层梁的弯曲位移模型,提出了一种基于二变量的分层一阶剪切理论,该理论满足于Timoshenko梁平均切应变要求.然后,利用最小势能原理建立弯曲控制方程并用Rayleigh-Ritz法求解.结果表明:由于考虑了上下表板抵抗剪力的能力,分层一阶剪切理论预测的跨中挠度比传统夹层梁一阶剪切理论较为保守,用其计算的芯层切应变与切应力比传统一阶剪切理论低,但随着芯层厚度的增加,两种理论的计算差异逐渐减小,通过分层一阶剪切理论反推出的剪力满足于静力平衡条件. 展开更多
关键词 夹层梁 TIMOSHENKO梁 剪切理论 分层理论 弯曲性能
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考虑弹性地基的正交双曲蜂窝夹层壳体自由振动分析 被引量:1
9
作者 倪臻 李旦望 +2 位作者 夏烨 周凯 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1-8,共8页
给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下... 给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下的自由振动控制方程,并利用改进傅里叶法对控制方程进行求解。数值算例表明,此方法具有较高的精度和计算效率;对蜂窝壳体的参数分析表明,系统固有频率随芯层厚度比的变化规律取决于弹性地基刚度,随蜂窝厚度比地增大而降低,随胞元角度及铺层方向的改变而波动变化。 展开更多
关键词 正交双曲蜂窝夹层壳 自由振动 剪切理论 弹性地基
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舰船加筋复合材料层合板的导纳分析 被引量:1
10
作者 郎彦 洪明 《中国舰船研究》 2007年第4期1-6,共6页
应用有限元法对加筋复合材料层合板结构进行固有振动特性和导纳特性分析。基于一阶剪切理论的复合材料层合板理论,采用4节点M ind lin壳单元进行结构离散,通过动力学原理建立结构动力学有限元方程,并编制出相应的计算机程序。针对双向... 应用有限元法对加筋复合材料层合板结构进行固有振动特性和导纳特性分析。基于一阶剪切理论的复合材料层合板理论,采用4节点M ind lin壳单元进行结构离散,通过动力学原理建立结构动力学有限元方程,并编制出相应的计算机程序。针对双向加筋复合材料结构进行分析,讨论不同结构模态阻尼系数、不同激励位置、不同边界条件和加筋的疏密程度对结构原点导纳及跨点导纳的影响。依据计算结果,可以进一步研究舰船复杂结构振动能量的传递和隔振效果,为追求最佳振动和声学设计提供分析方法。 展开更多
关键词 复合材料层合板 剪切理论 Mindlin壳单元 原点/跨点导纳
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夹芯的典型参数对夹层板受迫振动影响分析
11
作者 卫洪涛 孔宪仁 《上海航天》 2011年第2期69-72,共4页
根据伽辽金法,用Matlab/Simulink软件对推导的经典板假设理论、一阶剪切理论蜂窝夹层板运动方程进行了数值仿真。简单算例的计算结果表明两者基本一致。基于一阶剪切理论讨论了蜂窝夹芯泊松比对蜂窝夹层板低阶频率的影响。发现当泊松比... 根据伽辽金法,用Matlab/Simulink软件对推导的经典板假设理论、一阶剪切理论蜂窝夹层板运动方程进行了数值仿真。简单算例的计算结果表明两者基本一致。基于一阶剪切理论讨论了蜂窝夹芯泊松比对蜂窝夹层板低阶频率的影响。发现当泊松比接近1时对频率响应有显著的影响。 展开更多
关键词 蜂窝夹层板 伽辽金法 剪切理论 泊松比 频率响应
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用一阶剪切理论求解复合材料加筋层板的弯曲
12
作者 朱东升 闻立洲 《武汉冶金科技大学学报》 1996年第1期109-112,共4页
本文用一阶剪切理论导出了复合材料加筋层板弯曲问题的解析解,并使复杂的理论问题演化为求解线性方程组的简单问题。先由平衡微分方程导出位移函数,再由位移函数求出位移分量。位移分量在边界上已满足了位移边界条件,而在加筋处还应... 本文用一阶剪切理论导出了复合材料加筋层板弯曲问题的解析解,并使复杂的理论问题演化为求解线性方程组的简单问题。先由平衡微分方程导出位移函数,再由位移函数求出位移分量。位移分量在边界上已满足了位移边界条件,而在加筋处还应该满足与筋条变形协调的条件。 展开更多
关键词 剪切理论 加筋层板 复合材料 弯曲
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一阶剪切理论层板自由振动的解析解
13
作者 夏传友 闻立洲 《武汉钢铁学院学报》 1990年第4期469-477,共9页
关键词 解析法 剪切理论 振动
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复合材料层合板自由振动的插值型重构核粒子法 被引量:1
14
作者 李情 陈莘莘 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1356-1360,I0031,共6页
基于一阶剪切理论,利用插值型重构核粒子法对复合材料层合板的自由振动进行了数值分析。由于插值型重构核粒子法的形函数具有离散点插值性和全域高阶光滑性,可直接施加本质边界条件,保证计算精度。通过本文给出的方法,对不同边界条件、... 基于一阶剪切理论,利用插值型重构核粒子法对复合材料层合板的自由振动进行了数值分析。由于插值型重构核粒子法的形函数具有离散点插值性和全域高阶光滑性,可直接施加本质边界条件,保证计算精度。通过本文给出的方法,对不同边界条件、不同材料参数、不同边厚比的层合板的振动频率进行了计算,并与已有文献的结果进行了对比,其相对误差均在4%以内,典型算例的计算验证了本文方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 层合板 自由振动 剪切理论(FSDT) 插值型重构核粒子法
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木竹复合层合板力学性能预测与分析 被引量:11
15
作者 张晓冬 李君 +1 位作者 王泉中 朱一辛 《南京林业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期103-105,共3页
运用层合梁经典理论和一阶剪切变形理论预测了木竹复合层合板的有效弹性模量、跨中正应力和挠度;用有限单元法对木竹复合层合板的弯曲性能进行了分析,并与理论分析结果进行了比较。结果表明,有限单元法用于分析木竹复合层合板的弯曲性... 运用层合梁经典理论和一阶剪切变形理论预测了木竹复合层合板的有效弹性模量、跨中正应力和挠度;用有限单元法对木竹复合层合板的弯曲性能进行了分析,并与理论分析结果进行了比较。结果表明,有限单元法用于分析木竹复合层合板的弯曲性能具有相当精度。 展开更多
关键词 木竹复合层合板 有限单元法 经典理论 剪切变形理论
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基于等几何有限元法的功能梯度板自由振动分析 被引量:15
16
作者 尹硕辉 余天堂 刘鹏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第24期180-186,共7页
基于一阶剪切变形板理论,建立了分析金属-陶瓷功能梯度板自由振动问题的非均匀有理B样条(NURBS)等几何有限元格式。功能梯度板材料属性沿厚度方向呈梯度连续变化。采用等几何有限元法,讨论了梯度指数、边界条件及长厚比对四种典型功能... 基于一阶剪切变形板理论,建立了分析金属-陶瓷功能梯度板自由振动问题的非均匀有理B样条(NURBS)等几何有限元格式。功能梯度板材料属性沿厚度方向呈梯度连续变化。采用等几何有限元法,讨论了梯度指数、边界条件及长厚比对四种典型功能梯度材料(Al/Al2O3、Al/ZrO2、Ti-6Al-4V/Aluminum oxide和SUS304/Si3N4)板自振频率的影响。数值算例表明,等几何有限元法具有高精度和高收敛率优点,能有效求解功能梯度板的动响应。 展开更多
关键词 等几何有限元法 功能梯度板 剪切变形理论 自由振动
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基于一阶剪切变形理论FGM梁自由振动的改进型GDQ法求解 被引量:12
17
作者 蒲育 滕兆春 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期212-218,共7页
基于一阶剪切变形梁理论(FSBT),建立了以轴向位移、横向位移及转角为未知函数的FGM梁自由振动的控制微分方程组。引入边界控制参数并采用改进型广义微分求积法(GDQ)数值研究了4种典型边界FGM梁自由振动的频率特性。结果表明该分析方法对... 基于一阶剪切变形梁理论(FSBT),建立了以轴向位移、横向位移及转角为未知函数的FGM梁自由振动的控制微分方程组。引入边界控制参数并采用改进型广义微分求积法(GDQ)数值研究了4种典型边界FGM梁自由振动的频率特性。结果表明该分析方法对FGM梁自由振动研究行之有效。刻画并分析了边界条件、梯度指标、跨厚比对FGM梁自振频率的影响规律。 展开更多
关键词 剪切变形理论 FGM梁 自由振动 固有频率 改进型广义微分求积法
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基于一阶剪切变形理论的新型复合材料层合板单元 被引量:9
18
作者 岑松 龙驭球 姚振汉 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期1-8,共8页
基于一阶剪切变形理论(FSDT),本文构造一种新型的20自由度(每结点5个自由度),四边形复合材料层合板单元,适合于任意铺设情形的层合板的计算。它是按如下方式构造的:(1) 单元每边的转角和剪应变由Timoshenko层合厚梁理论来确定;(2) 对单... 基于一阶剪切变形理论(FSDT),本文构造一种新型的20自由度(每结点5个自由度),四边形复合材料层合板单元,适合于任意铺设情形的层合板的计算。它是按如下方式构造的:(1) 单元每边的转角和剪应变由Timoshenko层合厚梁理论来确定;(2) 对单元域内的转角场和剪应变场进行合理的插值;(3) 引入平面内双线性位移场来体现层合板面内与弯曲的耦合作用。本文单元,记为TMQ20,不存在剪切闭锁现象,在计算单层的各向同性板时可以退化为文[1]中优质的中厚板单元TMQ。在文[2]中将给出本文单元对于层合板问题的详细数值算例。 展开更多
关键词 有限元 复合材料层合板 剪切变形理论 Timoshenko层合梁
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用杂交法改善应力解的新型复合材料层合板单元 被引量:9
19
作者 岑松 龙驭球 姚振汉 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期7-16,共10页
本文给出一种基于一阶剪切变形理论(FSDT)新型的、无闭锁的位移型四边形复合材料层合板单元TMQ20的列式;并根据Hellinger-Reissner变分原理,针对位移型复合材料板单元提出了一种新型应力杂交化后处理方法来改善单元计算应力的能力,使位... 本文给出一种基于一阶剪切变形理论(FSDT)新型的、无闭锁的位移型四边形复合材料层合板单元TMQ20的列式;并根据Hellinger-Reissner变分原理,针对位移型复合材料板单元提出了一种新型应力杂交化后处理方法来改善单元计算应力的能力,使位移型单元可以简单和正确地预测层合板的应力,特别是层间横向剪应力的解。数值算例表明,经过改善的TMQ20单元具有位移型和杂交型有限元的双重优点,它不仅自由度少,列式简单,而且对位移和应力都可以得到高精度的结果,适用于从薄到中等厚度的复合材料层合板的计算。本文所提出的杂交化后处理方法的概念适用于改善任何种类的位移型单元的应力解。 展开更多
关键词 杂交法 应力解 复合材料 层合板单元 剪切变形理论
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弹性约束的功能梯度曲梁等几何振动分析 被引量:8
20
作者 陈明飞 靳国永 +1 位作者 张艳涛 刘志刚 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期930-939,共10页
基于一阶剪切变形理论并采用等几何有限元方法对任意曲率的功能梯度曲梁进行自由振动分析。假设曲梁的材料属性在厚度方向上为均匀分布,但是在跨度方向上是呈功能梯度变化。利用等几何中的基函数对曲梁几何形状和位移分量进行描述,可以... 基于一阶剪切变形理论并采用等几何有限元方法对任意曲率的功能梯度曲梁进行自由振动分析。假设曲梁的材料属性在厚度方向上为均匀分布,但是在跨度方向上是呈功能梯度变化。利用等几何中的基函数对曲梁几何形状和位移分量进行描述,可以实现任意曲率半径的曲梁动力学特性分析。采用人工弹簧模拟曲梁边界,可以实现任意边界约束。在数值算例中,验证了该方法的收敛性和精确性,并给出新的数值结果和重要参数分析。 展开更多
关键词 结构振动 等几何分析 功能梯度 曲梁 剪切变形理论
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