高阶剪切变形理论下Pasternak地基上FG-CNTRC梁自由振动及屈曲分析

功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)作为新一代先进复合材料,因其优越的力学性能而被研究者们广泛关注。该研究以Pasternak地基上FG-CNTRC梁为研究对象,基于不同高阶剪切变形理论,将一种具有插值特性的无网格法——稳定移动克里金插值(stabilized moving Kriging interpolation,SMKI)应用于求解Pasternak地基上FG-CNTRC梁的自由振动及屈曲问题。基于稳定移动克里金插值和不同高阶剪切变形理论给出FG-CNTRC梁的位移场,利用Hamilton原理和最小势能原理分别推导了Pasternak地基上FG-CNTRC梁的自由振动和屈曲控制方程。采用MATLAB软件编制了相关程序,将该研究解与解析解或文献解对比,证明了该方法在计算Pasternak地基上FG-CNTRC梁自由振动与屈曲的有效性及准确性。最后,还讨论了不同高阶剪切变形理论、地基系数、碳纳米管体积分数等对其自振频率和屈曲临界荷载的影响。

改进Reddy型三阶剪切变形理论下FG-GRC板弯曲和模态分析的无网格法

基于含7个自由度变量的改进Reddy型三阶剪切变形理论(third-order deformation theory,TSDT)假设,采用稳定移动最小二乘近似(stabilized moving least-square approximation,SMLS)的无网格法研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene-reinforced composite,FG-GRC)板结构的静态线性弯曲和自振模态。通过Halpin-Tsai模型来估算材料的有效弹性模量,有效质量密度和泊松比由混合定律确定。利用最小势能原理和Hamition原理分别推导了FG-GRC板的线性弯曲和自振频率无网格控制方程。由于基于SMLS构造的形函数不满足克罗内克条件,故采用完全转换法处理本质边界条件。该研究首先介绍了基于TSDT下FG-GRC板的SMLS离散模型;随后通过与已有成果进行比较,检验了本文方法的收敛性及准确性;最后数值分析了石墨烯片(graphene platelets,GPLs)分布模式,质量分数、几何参数、总层数及边界条件等对FG-GRC板结构弯曲和模态的影响。

用无网格法计算平板弯曲问题

根据变分原理，采用罚函数法满足本征边界条件，得到了平板弯曲计算的无网格法控制方程，并应用于弹性板的计算中。算例表明该方法适用性强、精度较高，可以同时适用于薄板和厚板的计算。

温度场对动涡旋盘应力与应变的影响

针对不同的温度场,运用有限元分析软件ANSYS对汽车空调涡旋压缩机的动涡旋盘进行了应力与应变的模拟和研究。计算结果表明,温度载荷对涡旋盘的应力和应变有着重要影响。其中,非均匀温度场会导致涡旋盘的涡旋齿产生较大应力与应变,涡旋齿断裂故障发生的概率较大。

Fenton-混凝法深度处理垃圾渗滤液的动力学研究

以南宁市城南垃圾填埋厂生化处理后的垃圾渗滤液为研究对象,采用Fenton-混凝法对其处理效果进行研究。探讨了Fenton-混凝法对COD、色度及浊度去除率的影响,从而得出该处理方法的最佳工艺条件。并在此基础上对该反应降解COD过程的动力学方程进行分析与讨论。研究结果表明,该反应动力学方程符合二级反应动力学方程,其中k=1.33×1025e(-160/RT)。当反应温度为293 K时,COD降解规律为CODt=(kt+0.003 2+COD0-1)-1,其中k=7×10-5L/(s.moL)。

桩板结构路基沉降影响因素的有限元分析

对无碴轨道桩板结构路基的沉降进行了三维有限元分析,采用ANSYS有限元软件,基于弹塑性本构关系,用面-面接触单元来考虑桩土间的接触问题,分析了桩板结构路基沉降的影响因素及其变化规律,指明影响路基沉降的重要参数,为今后桩板结构路基的沉降计算及数值模拟提供参考。

用“膜力因子法”分析简支刚塑性圆板的大挠度动力响应

在板的变形过程中,当其挠度与厚度同量级时,膜力的作用与弯矩的作用同样重要;当其挠度超过厚度甚至接近板的面内尺寸的量级时,相对于弯矩的作用,膜力的作用是更主要的。本文发展了一种基于能量平衡的简便的“膜力因子法”,有效地解决了当板的挠度达到厚度量级时弯矩和膜力联合作用问题;用这种方法并结合塑性膜阶段的分析成功地求解了简支刚塑性圆板在冲击载荷作用下的大挠度塑性响应问题。所得结果与Florence实验结果符合良好,比已有理论近似结果有所改进。

大射电望远镜反射面板非线性分析

大射电望远镜反射面板为三角形薄板,且布置大量网孔.反射面板在正常工作状态下发生非线性变形,故先采用能量变分法给出简支正三角形薄板非线性变形的近似解,并以有限元分析加以修正,然后依据理论分析和参数分析考虑板中网孔的影响,最终得到反射面板非线性变形最大挠度.试验表明,上述近似方法是可靠方便的.

无柱雨棚封檐板变形分布式光纤监测方法研究

研究目的:无站台柱雨棚在我国高铁车站中广泛应用,在风荷载长期影响下,封檐板、屋面板等结构易松动、翘曲甚至整体坠落,影响铁路运营安全。在雨棚日常检修养护中,存在天窗点限制、检修盲区和检修手段不足等问题,急需有效的方法对雨棚板类结构进行监测。分布式光纤传感器具有全分布式的特点,适用于大区域封檐板的健康监测。本文基于有限元软件ANSYS,对高铁过站时雨棚及其封檐板的受力变形进行模拟分析,设计光纤传感器布设方案,并通过模型试验对封檐板的受损变形进行监测。研究结论:(1)在列车风作用下,封檐板承受车头和车尾经过时两次正负压交替的冲击作用;(2)在封檐板边界铆固损坏的工况下,分布式光纤传感器能有效地监测到封檐板变形过程,精确定位了损伤,并根据光纤应变变化确定了变形预警限值;(3)板上的加劲肋对封檐板的变形及变形的传递有明显抑制效果,对损伤区域扩大有一定防治作用;(4)本研究成果可为铁路站台雨棚封檐板等板壳结构的健康监测提供参考。

折板网壳的结构形式及自振特性分析

系统详尽地介绍了折板网壳的基本造型、结构形式和支承方式 ,并对设计、施工中需注意的要点做了说明。针对四边形正交正放四角锥折板网壳进行了自振特性计算 ,并进行了参数分析 ,研究了当结构厚度、屋面坡度以及支承方式等发生变化后对这种结构动力性能的影响 。

弹性地基上矩形薄板问题的Hamilton正则方程及解析解

利用辛算法求出弹性地基上矩形薄板问题的解析解,将弹性地基视为双参数弹性地基,直接从弹性矩形薄板的控制方程推导出了问题的Ham ilton正则方程,为求出任意边界条件下问题的理论解奠定了基础,并且通过算例验证了文中所采用方法的正确性.

折板形网壳结构的设计及研究

以某体育馆钢屋盖结构为实例 ,论述了折板网壳结构的选型、受力特点、水平推力的处理方法和模态分析。研究发现 ,该结构的自振频率呈密集型分布 ,结构的基本振动为水平振动 ,而不象平板网架那样以竖向振动为主 。

厚板薄板通用的协调矩形单元

在板的有限元分析中 ,构造协调和无剪切闭锁现象的中厚板单元一直是人们所关注的问题和难题。文献[2 ,3 ] 提出了一种假设剪切应变场的方法 ,基于广义协调理论成功地构造出厚板薄板通用的三角形和四边形单元 ,但这类单元并不具有完备性和真正的C1阶连接性。为此 ,文献[1] 构造出了具有完备和真正C1阶协调的薄板矩形单元 ,为构造这类单元的构造提供了一个有效的新途径。本文首先从Mindin厚板理论出发 ,导出单元各边的剪应变和节点剪应变公式 ,进行合理插值导出单元的剪应变场 ,当板的厚度变小时 ,厚板理论理论自动退化为薄板理论 ,各边剪应变以及单元剪应变插值函数自动退化为零 ,厚板单元自动退化为薄板单元 ,彻底消除了剪切闭锁现象。然后根据转角场、挠度场和剪应变场的关系 ,通过反复试算构造出一个具有 12个自由度的厚板薄板通用协调矩形单元 ,通过理论证明该厚板薄板通用单元具有完备性、C1阶连续性和无剪切闭锁现象 ,从而较好地解决了厚板薄板能单元的C1阶连续性和无剪切闭锁现象的难题。为了验证该协调单元的正确性 ,对不同厚距比 (h/l)的四边简支和固定方形板在均布载荷作用下的中心挠度和弯矩进行分析。数值算例表明 :该单元精度高 ,原理简明 ,列式简单 ,自由度少 ,收敛速度快 ;

环扇形板弯曲问题中环向模拟为时间的辛体系

在平面弹性与 Kirchhoff板弯曲相似性理论基础上 ,在辛体系中把环向模拟为时间 ,研究了环扇形板在内外两侧固支时的弯曲问题。得到零本征解与非零本征解 ,其结果形式简洁。环扇形板另两侧边界为径向固定时的算例 ,表明

折板型网壳的优化分析

研究了折板型网壳的矢跨比、周边矢高和中心矢高的比值对网壳用钢量的影响,并以网壳用钢量为目标函数,网格数和网壳厚度为设计变量,采用穷举法和0.618法,对20～40m跨度的四角点支承的正方形平面两向正交正放折板型网壳进行了优化分析,给出了不同跨度和不同矢跨比时的最优网格数和最优网壳厚度.研究结果对折板型网壳的设计有一定的参考作用.

新型D形螺栓双“O”形环快开盲板结构

介绍一种新型D形螺栓双"O"形橡胶圈快开盲板结构。通过分析研究和试验表明具有密封性能良好,结构紧凑省材,加工简单,维护拆装方便等优点。该结构适用于在各种压力及尺寸下使用的天然气过滤器盲板设备及其他的容器顶盖密封。

基于改进Reddy型三阶剪切变形理论的弹性地基上FG-CNTRC板屈曲无网格分析

针对含碳纳米管转向的Pasternak地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料FG-CNTRC(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite)板的屈曲问题,提出了一种基于改进Reddy型三阶剪切变形理论TSDT(third-order shear deformation theory)和移动最小二乘近似MLS(moving-least square)的无网格分析模型。该模型避免了无网格法第二类边界条件的施加困难问题,且能够满足中厚/厚板的自由表面条件,无需额外引入剪切修正因子。基于最小势能原理推导了弹性地基上FG-CNTRC板的无网格屈曲控制方程,采用完全转换法处理本质边界条件。通过基准算例验证了本文方法的收敛性及有效性,讨论了碳纳米管的转向角、体积分数、分布形式、地基系数、宽厚比和边界条件等对FG-CNTRC板临界屈曲荷载的影响。

含面内转角自由度的4结点平行四边形单元

首先利用 12结点等参数单元的形函数 ,求出含转角自由度的 4结点平行四边形膜元的形函数 ,由此推导含转角自由度的 4结点平行四边形膜元的单元刚度矩阵 ,其与一般的弯曲板单元组合后 ,形成了一种适用范围更广、收敛更快、精度更高及抗畸变能力更强的壳单元。在相同精度的情况下 ,使用本单元求解问题可以减少单元数量 ,降低结构总自由度数。该单元能直接与每个结点具有 6个自由度的空间梁柱单元相联结 ,能有效地解决工程实际问题 。

自由振动矩形薄板动力响应的DQ空-时半解析法

对矩形薄板自由振动的动力响应问题提出了DQ半解析法,该方法针对矩形薄板的线性振动控制微分方程,在空间域采用DQ法(differential quadrature method,DQ),在时间域取级数,采用时域配点的方法,得到求解以板各节点动力响应位移场为全部待定参数的线性方程组,只需一次求解该方程组即可得到各节点的动力响应位移场,再由高阶Lagrange插值得到全域内的动力响应位移场.结果表明,该方法具有很好的精度和计算效率.

平面支承对轴压下复合材料层合板非线性稳定性的影响

本文根扼稳定性分析的前屈曲完全理论,应用有限无法,对轴压下复合材料层合板的非线性稳定性进行了分析计算,考察了屈曲前平面支承条件对层合板稳定性的非线性效应的影响,得出一些有意义的结论。