横向非均匀温度场作用的FGM夹层梁热屈曲分析

基于经典几何非线性梁理论,推导了受横向非均匀升温作用的FGM夹层梁热屈曲控制方程。对于端部夹紧边界条件梁,随着温度升高,梁发生分支屈曲,考虑到分支屈曲临界状态变形较小,将非线性边值问题退化成线性特征值问题,通过求线性特征值问题,得到了有量纲临界屈曲温度差解析解。另外,运用打靶法计算非线性边值问题,得到了热过屈曲平衡路径和平衡构型。利用算例探究层厚比、梯度指数、温度场级数项数目对FGM夹层梁热过屈曲平衡路径和平衡构型的影响。结果表明:当梯度层相对厚度和梯度指数增加时,FGM夹层梁临界屈曲温度差均增加。

轴向运动软夹层梁横向振动分析

针对传统夹层梁沿厚度方向不可压缩缺点,以上下约束层与夹心层中面横向位移为独立变量,提出全新的夹层梁理论。将夹层内任意点横向位移假设沿厚度方向变化的二次待定多项式,利用界面位移协调条件,获得以夹心层中面、上下约束层中面横向位移表示的夹心层横向位移模式,由此获得厚度方向正应变及相应剪应变。基于Hamilton原理,建立轴向运动软夹层梁横向振动控制方程组,用Galerkin法求解控制方程。研究表明,软夹层梁一阶模态为上下约束层与夹层一起作横向运动,两层之间无相对变形,与传统夹层梁理论一致;软夹层梁二阶模态为上下约束层向两相反方向运动,软夹层中面相对上下约束层不动,夹层处于上下拉伸或压缩状态;软夹层梁三阶模态为上下约束层向同一方向运动,夹心层中面向相反方向运动,夹心层上下处于不同变形状态(拉或压)。通过对振型、模态函数、自由振动响应、轴向运动速度对频率影响等因素分析表明,传统夹层梁模型为软夹层梁模型的特殊形式。

磁流变弹性体夹层梁的振动响应特性实验研究

设计和制备了基于磁流变弹性体材料的夹层结构梁,对所制备的磁流变弹性体夹层梁的振动响应特性进行了实验测试和分析。实验结果显示,在外加磁场作用下,磁流变弹性体夹层梁的振动响应幅值和固有频率将发生改变,具有减幅和移频特性。表明磁流变弹性体材料在磁场控制下,能改变夹层梁的振动响应特性,可实现对柔性梁的实时振动控制。

单轴压缩载荷下夹层梁结构屈曲及皱曲模拟研究

泡沫夹层结构以其较高的比刚度及比强度特性在航空航天等领域具有巨大的应用潜力,但当夹层结构作为主承力部件承压时可能带来复杂的屈曲及皱曲稳定性问题。文章基于有限元分析软件Ansys,建立了铝面板泡沫夹层梁结构的二维有限元模型,研究了夹层梁结构在单轴压缩载荷下结构临界失稳载荷与屈曲失效模态的内在关系,并分析了芯材厚度、芯材弹性模量等参数对夹层结构稳定性的影响规律。研究结果表明:芯材-面板的厚度比及弹性模量比对夹层结构的屈曲失效模态具有决定性作用,增加芯材厚度及选用较高弹性模量的芯材,可有效提高泡沫夹层结构的临界失稳载荷,文中研究结果可为泡沫夹层结构的优化设计及工程应用提供理论依据。

电流变液夹层梁滑模振动控制的研究

采用Rayleigh Ritz方法推导电流变夹层梁的动力学方程 ,在夹层梁动力分析的基础上 ,基于滑模控制理论 ,设计电流变夹层梁的主动控制的控制器。研究确定性系统和不确定性系统控制率的生成。

电流变液夹层梁的动力学分析

将电流变材料处理为粘弹性材料 ,采用了线性粘弹性理论 ,基于夹层梁动力学分析方法 ,利用广义Hamilton原理 ,推导了电流变层合梁的动力学方程。在此基础上 ,研究了具有简单的边界条件夹层梁的动力学特性 ,得出了在外加电场作用下 ,电流变层合梁模态频率和模态损耗因子都随着电场的增大而增大 ;电流变层合梁的低阶模态损耗因子变化趋势大于高阶模态损耗因子的变化趋势 ;在同样的电场 (或电压 )作用下 ,层合梁的低阶模态损耗因子大于高阶模态损耗因子。这些结论表明了电流变层合梁在外加电场作用下 。

低速冲击作用下泡桐木夹层梁界面分层损伤机理

纤维增强复合材料泡桐木夹层梁在使用过程中不可避免地会遭受各种各样的低速冲击作用而发生损伤,直接影响其剩余承载性能,本文假定泡桐木芯材在低速冲击作用下,会发生分层连续屈曲破坏,同时结合理想弹塑性地基理论,建立了泡桐木夹层梁相应的界面分层损伤数值模型。基于该模型,以塑性变形为参数计算了低速冲击时最大接触力的大小,并与试验结果相对比,误差在合理范围之内。

压电弯曲元的夹层梁解析模型

压电弯曲元是一类传感和作动器件,已得到广泛的应用.基于一阶剪切变形理论发展了压电弯曲元夹层梁解析模型,对梁截面采用统一转角并将耦合电势沿厚度的分布假设为二次函数,进一步修正了横向剪应变对电位移的影响.以弯曲元简支梁自由振动为例进行数值分析,解析模型解与二维精确解相比具有良好的精度,为分析弯曲元动力机电响应提供了良好的解析模型.

木质夹层梁横向承载挠度的预测与验证

修正基于Reissner假设的传统一阶剪切理论,将加载点处的压痕变形融入到模型中,推导出夹层梁横向承载跨中挠度的计算公式,并通过试验进行验证。结果表明:通过解析横截面切应力分布规律,推导出表板承受的剪力近似等效于同厚度芯层承受剪力的一半。修正一阶剪切理论计算夹层梁跨中挠度的精度整体好于传统一阶剪切理论。在同样的受力条件下,"∥"方向试件跨中挠度均大于"⊥"方向试件,主要表现在"∥"方向试件的剪切变形大于"⊥"方向试件。随着芯层厚度的增加,夹层梁弯曲挠度、剪切挠度逐渐减小,但剪切挠度占总挠度比重越来越大。修正一阶剪切理论计算的剪切挠度与横截面芯层切应力均小于传统一阶剪切理论,而随着芯层厚度的增加,2种理论的计算结果趋于一致。

双模量泡沫铝芯夹层梁的弯曲计算分析

研究了双模量泡沫铝芯夹层梁的弯曲问题。本文利用双模量材料纯剪切应力状态单元体,推导出了双模量材料剪切弹性模量表达式。证明了作用在双模量梁上的横向载荷,对任意边界条件下的双模量梁中性轴位置无影响,确定了双模量泡沫铝芯夹层梁弯曲时的梁中性轴位置。在考虑剪切效应的基础上,建立了双模量泡沫铝芯夹层梁弯曲的微分方程,利用奇异函数推导出了外载荷作用下双模量泡沫铝芯夹层梁弯曲的应力及挠度表达式,并讨论分析了泡沫铝芯夹层拉压弹性模量对双模量泡沫铝芯夹层梁弯曲的影响。算例分析表明,对双模量泡沫铝芯夹层梁的弯曲挠度计算时,不但要考虑剪切变形的影响,还要考虑泡沫铝芯的双模量特性。

基于修正单层梁理论的夹层梁最大弯曲正应力计算

目的计算夹层梁横截面的最大弯曲正应力。方法将夹层梁等效成等截面均质单层梁,进而推导出了理论计算公式,并在此基础上进行了三点弯曲试验的算例研究。结果当破坏载荷与夹层梁横截面的尺寸一定时,随着芯层与总厚度比的增加,修正单层梁理论计算的最大正应力值逐渐增加,而单层梁理论计算的结果为恒定值。对于同样结构的夹层梁,随着芯层弹性模量与表层模量比的增加,修正单层梁理论计算的最大正应力与单层梁理论的差异值越来越小。结论修正单层梁理论与层合梁理论计算的结果是一致的,该方法可有效进行最大弯曲正应力的预测与计算。

基于分层一阶剪切理论的夹层梁弯曲特性

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.

弹性约束下Timoshenko夹层梁的热屈曲行为研究

综合考虑构件轴线伸长和1阶横向剪切变形等条件下,建立横向受热作用且周围有弹性支承约束的夹层梁几何非线性精确数学模型。利用打靶法数值方法获得了两端转角弹簧与横向弹性地基共同约束时夹层梁的静态热过屈曲数值解。改变梁端转角弹簧刚度,获得不同的临界屈曲温度;当改变夹层梁物性参数时,给出平均升温参数与水平轴向压力之间的关系曲线;当两端转角弹簧刚度和弹性地基刚度同时给定时,分析非均匀升温参数与夹层梁热过屈曲和热弯曲组合变形之间的关系。

轴向运动粘弹性夹层梁的横向振动

研究了小扰度下轴向匀速运动粘弹性夹层梁的振动模态和固有频率.基于Kelvin粘弹性本构方程,建立了轴向运动粘弹性夹层梁横向振动控制方程.分别采用Galerkin截断和复模态分析方法,研究两端简支的粘弹性夹层梁的固有频率和模态函数,讨论了轴向运动速度、夹心层与约束层厚度比、初始轴力等参数对夹层梁固有频率、临界速度及稳定性的影响.

软夹芯夹层梁最大弯曲正应力的计算

最大弯曲正应力是衡量夹层梁弯曲性能的重要参数之一,本文推导出了将软夹芯夹层梁等效成等截面均质单层梁计算最大弯曲正应力的方法,并在此基础上进行三点弯曲试验的算例研究。结果表明:修正单层梁理论与层合梁理论计算的结果是一致的。当破坏载荷与夹层梁横截面的尺寸一定时,随着芯层与总厚度比的增加,修正单层梁理论计算的最大正应力值逐渐增加,而单层梁理论计算的结果为一恒定值。最大弯曲正应力修正公式的建立为夹层梁的工程应用提供理论基础。

用双悬臂夹层梁试样研究复合材料与橡胶粘接界面的断裂韧性

用Ⅰ型加载下的双悬臂夹层粱试样，借助于线弹性断裂力学和声发射技术研究橡胶／复合材料的粘接界面的断裂韧性ＧＩＣ与裂纹扩展阻力Ｒ并探讨加载速率、试验温度及橡胶片厚度对它们的影响。结果表明，在本试验范围内，低速加载或高温将会降低界面的断裂韧性。

基础简谐激励下匀速旋转运动电流变夹层梁的振动稳定性

建立了基础激励和定轴转动联合作用时电流变夹层梁的运动微分方程,着重研究了基础简谐激励和匀速旋转运动作用时电流变夹层梁的振动稳定性。采用多尺度法获得了梁的一次近似解析解和参激振动失稳的条件。通过对电流变夹层梁在不同激励参数、控制电场和旋转角速度时的振动响应时间历程曲线和对应相图的数值分析,探讨了电场作用下电流变夹层梁的参激振动稳定性。仿真结果表明,在一定的条件下,可以通过控制作用于电流变夹层梁的电场强度来改变系统出现运动不稳定的临界激励幅值,提高结构的动力稳定性。

旋转粘弹性夹层梁非线性自由振动特性研究

对旋转粘弹性夹层梁的非线性自由振动特性进行了分析.基于Kelvin-Voigt粘弹性本构关系和大挠度理论,建立了旋转粘弹性夹层梁的非线性自由振动方程,并使用Galerkin法将偏微分形式振动方程化为常微分振动方程.采用多重尺度法对非线性常微分振动方程进行求解,通过小参数同次幂系数相等获得微分方程组,并通过求解方程组及消除久期项来获得旋转粘弹性夹层梁非线性自由振动的一次近似解.用数值方法讨论了粘弹性夹层厚度、转速和轮毂半径对梁固有频率的影响.结果表明:固有频率随转速增大而增大,随夹层厚度增大而减小,随轮毂半径的增大而增大.

四点弯曲载荷下金属波纹夹层梁极限承载能力试验与数值分析

针对激光焊接金属波纹夹层梁模型,进行四点弯曲试验,获得夹层梁结构的破坏模式。采用有限元软件ANSYS,分析四点弯曲载荷下该结构的极限承载能力,结果表明,数值计算结果与试验结果吻合良好。进一步分析波纹夹层梁上面板厚度、下面板厚度、芯层板厚度及芯层高度对其极限承载能力的影响。数值结果表明:在增加同等质量以提高波纹夹层梁的结构极限承载能力时,增加芯层高度和上面板厚度是较为有效的方式,相比之下,增加芯层厚度或下面板厚度对提高极限承载能力的效率要低一些。

夹层梁低速冲击下的接触定律与结构响应

在考虑面板面内拉伸刚度等非线性因素的基础上,将夹层梁上面板视为弹塑性地基上的梁,由其平衡方程推导准静态压入接触定律.进而研究了底面固定于刚性平面的夹层梁的低速冲击响应,验证了所推导的准静态压入接触定律在低速冲击下依然足够精确.最后,用能量守恒模型,离散模型和连续模型分析了两端简支夹层梁的低速冲击响应以及接触持续时间.同时讨论了冲头与夹层梁质量比和初速度对结构响应以及分析模型适用性的影响.理论分析结果与数值模拟结果比较表明:推导的接触定律是准确有效的.给定初速度,质量比很小时,只有连续模型有效,而当质量比较大时3种模型均有效;给定质量,初速度较大时只有连续模型比较有效.连续模型预测的接触持续时间与初速度无关.