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A new higher-order shear deformation theory and refined beam element of composite laminates 被引量:3
1
作者 WanjiChen ZhenWu 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2005年第1期65-69,共5页
A new higher-order shear deformation theory based on global-local superposition technique is developed. The theory satisfies the free surface conditions and the geometric and stress continuity conditions at interfaces... A new higher-order shear deformation theory based on global-local superposition technique is developed. The theory satisfies the free surface conditions and the geometric and stress continuity conditions at interfaces. The global displacement components are of the Reddy theory and local components are of the internal first to third-order terms in each layer. A two-node beam element based on this theory is proposed. The solutions are compared with 3D-elasticity solutions. Numerical results show that present beam element has higher computational efficiency and higher accuracy. 展开更多
关键词 Laminated composite beam higher-order shear deformation theory Refined beam element
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从Levinson高阶梁理论的一致变分到高次翘曲梁理论 被引量:3
2
作者 徐翔 郝际平 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期56-61,共6页
将矩形截面梁的截面翘曲位移设定为3次Legendre多项式的形式,利用弹性力学平面应力问题分项的不完全的广义变分原理,导出高次翘曲梁理论,得到形式简单易求解的方程。由于引入轴向拉伸的情况,使梁的平面内变形问题得以统一;计及了梁表面... 将矩形截面梁的截面翘曲位移设定为3次Legendre多项式的形式,利用弹性力学平面应力问题分项的不完全的广义变分原理,导出高次翘曲梁理论,得到形式简单易求解的方程。由于引入轴向拉伸的情况,使梁的平面内变形问题得以统一;计及了梁表面剪切荷载的作用,并严格满足表面剪应力边界条件;通过引入轴向位移约束参考点间距离的概念对梁端翘曲约束作更精致地描述,且使得该理论包含了变分一致或者不一致的高阶剪切梁理论。该理论的推导还表明,Levinson梁理论的变分不一致仅仅局限于有转角约束的梁端。通过算例,将高次翘曲梁理论与弹性力学平面应力问题以及Timoshenko梁理论、Levinson梁理论进行比较,初步显示出该理论的优越性。 展开更多
关键词 梁理论 高阶理论 广义H-R变分原理 高次翘曲 LEGENDRE多项式
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Pasternak地基中Levinson梁的静力响应与动力特性 被引量:1
3
作者 李晓伟 何光辉 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2016年第4期710-720,共11页
由于Levinson梁模型较Timoshenko梁模型能更合理地描述地基梁的剪切变形及地基梁-基础界面的切应力连续条件,本文采用Levinson高阶理论描述地基梁,以Pasternak地基模型刻画地基梁-基础的相互作用,建立了Pasternak地基上Levinson梁的动... 由于Levinson梁模型较Timoshenko梁模型能更合理地描述地基梁的剪切变形及地基梁-基础界面的切应力连续条件,本文采用Levinson高阶理论描述地基梁,以Pasternak地基模型刻画地基梁-基础的相互作用,建立了Pasternak地基上Levinson梁的动力控制微分方程和对应的有限元方程.对比基于Levinson高阶梁理论、Timoshenko梁理论、平面应力假定及厚板理论的地基梁模型的分析结果,本文数值验证了新提出理论的合理性,分析了Pasternak地基参数对形心轴向变形的影响.数值结果表明:提出的地基梁模型较Timoshenko模型在结构变形、静力学行为和动力学特性方面均有较大的改进,此外,研究发现忽略地基梁形心轴向位移是不合理的. 展开更多
关键词 有限单元法 PAsTERNAK地基 levinson高阶梁理论 动力学特性
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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
4
作者 杨立军 彭林欣 陈卫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期1-11,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 功能梯度碳纳米管增强复合材料(FG-CNTRC)梁 稳定移动克里金插值(sMKI) 不同高阶剪切变形理论 PAsTERNAK地基 自由振动 屈曲
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Analytical Solutions for Free Vibration and Buckling of Composite Beams Using a Higher Order Beam Theory 被引量:5
5
作者 Guanghui He Dejiang Wang Xiao Yang 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI CSCD 2016年第3期300-315,共16页
To satisfy the interfacial shear force continuity conditions, a new model is proposed for the two-layer composite beam with partial interaction by modifying Reddy's higher order beam theory. The governing differentia... To satisfy the interfacial shear force continuity conditions, a new model is proposed for the two-layer composite beam with partial interaction by modifying Reddy's higher order beam theory. The governing differential equations for free vibration and buckling are formulated using the Hamilton's principle, the natural frequencies and axial forces are thus analytically obtained by Laplace transform technique. The analytical results are verified through the comparison with those of several other models common in use; and the presented model is found to be a finer one than the Reddy's. A parametric study is also performed to investigate the effects of geometry and material parameters. 展开更多
关键词 Reddy's higher order beam theory Timoshenko beam theory composite beamsfree vibration and buckling Laplace transform
原文传递
Bach-Einstein Gravitational Field Equations as a Perturbation of Einstein Gravitational Field Equations
6
作者 Fathy Ibrahim Abdel-Bassier Ahmed Fouad Abdel-Wahab Fayrouz Mostafa Abdel-Maboud 《Applied Mathematics》 2022年第12期1022-1032,共11页
The Bach equations are a version of higher-order gravitational field equations, exactly they are of fourth-order. In 4-dimensions the Bach-Einstein gravitational field equations are treated here as a perturbation of E... The Bach equations are a version of higher-order gravitational field equations, exactly they are of fourth-order. In 4-dimensions the Bach-Einstein gravitational field equations are treated here as a perturbation of Einstein’s gravity. An approximate inversion formula is derived which admits a comparison of the two field theories. An application to these theories is given where the gravitational Lagrangian is expressed linearly in terms of R, R<sup>2</sup>, |Ric|<sup>2</sup>, where the Ricci tensor Ric = R<sub>αβ</sub>dx<sup>α</sup>dx<sup>β</sup> is inserted in some formulas which are of geometrical or physical importance, such as;Raychaudhuri equation and Tolman’s formula. 展开更多
关键词 Gravitational theory higher order Gravity Buchdahl’s Formula Bach-Einstein Gravitational Field Equations Raychaudhuri Equation Tolman’s Formula
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基于2种经典梁理论与高阶梁理论对比解析梁弯曲行为的研究
7
作者 马维力 彭帆 +2 位作者 商泽进 李显方 段静波 《石家庄铁道大学学报(自然科学版)》 2024年第4期28-36,共9页
以箱型梁为例,分析了力学课程中常用的Euler-Bernoulli和Timoshenko经典梁理论与高阶剪切变形理论求解梁弯曲行为时的处理方法。研究了在不同梁理论框架下位移场和应力场分布特点。Euler-Bernoulli梁理论使用的平截面假设导致横截面变... 以箱型梁为例,分析了力学课程中常用的Euler-Bernoulli和Timoshenko经典梁理论与高阶剪切变形理论求解梁弯曲行为时的处理方法。研究了在不同梁理论框架下位移场和应力场分布特点。Euler-Bernoulli梁理论使用的平截面假设导致横截面变形锁定,过高估计了弯曲刚度。Timoshenko梁理论允许梁横截面发生剪切变形,但依然限制变形后的截面为平面,忽略了截面翘曲。高阶梁理论通过引入翘曲形状函数的方式能够更加有效地描述正应力和剪应力分布特征。 展开更多
关键词 高阶剪切变形梁理论 弯曲 材料力学 弹性力学 解析解
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双参数弹性基功能梯度圆柱管自由振动的高阶梁理论解
8
作者 马维力 崔辉如 +3 位作者 申柳雷 王诗琦 彭帆 李显方 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期86-95,共10页
基于高阶剪切变形梁理论,推导了Winkler-Pasternak弹性基径向功能梯度空心圆柱管自由振动行为的控制方程。该方法无须引入剪切修正系数,自动满足空心圆柱管内外表面剪应力自由边界条件。通过引入辅助函数,将关于挠度和转角的耦合控制方... 基于高阶剪切变形梁理论,推导了Winkler-Pasternak弹性基径向功能梯度空心圆柱管自由振动行为的控制方程。该方法无须引入剪切修正系数,自动满足空心圆柱管内外表面剪应力自由边界条件。通过引入辅助函数,将关于挠度和转角的耦合控制方程化为单一高阶微分控制方程。给出了典型边界条件下功能梯度空心圆柱管的频率和振型。将计算结果与已有文献结果对比,验证了所提理论的精度。可以为工程中常见的Winkler-Pasternak弹性基梁结构提供更高精度的一维弹性理论解,研究结果表明,功能梯度材料的梯度参数和弹性地基刚度系数对固有频率值影响显著。与高阶固有频率相比,刚度系数对低阶固有频率的影响更加明显。 展开更多
关键词 自由振动 功能梯度材料 空心圆柱管 Winkler-Pasternak弹性基 高阶剪切变形梁理论
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双层高阶组合梁的界面摩擦效应 被引量:2
9
作者 何光辉 欧阳煜 杨骁 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1724-1731,共8页
为了更真实地描述组合梁的力学行为,提出了一种同时考虑梁的轴向和横向高阶变形的运动学假定.基于提出的高阶梁模型,得到了考虑界面不可穿透性、界面摩擦效应和非线性剪力键的双层组合梁模型静力分析的修正能量驻值原理.利用修正能量驻... 为了更真实地描述组合梁的力学行为,提出了一种同时考虑梁的轴向和横向高阶变形的运动学假定.基于提出的高阶梁模型,得到了考虑界面不可穿透性、界面摩擦效应和非线性剪力键的双层组合梁模型静力分析的修正能量驻值原理.利用修正能量驻值原理,推导了该非线性组合梁模型的混合型高阶有限单元.在线性假定范围内对比分析了基于高阶梁理论、平面应力模型和Timoshenko梁理论的组合梁有限元应力分析,验证了高阶梁模型的可靠性;考察了界面不可穿透性与界面摩擦效应对组合梁静力行为的影响.数值结果表明:提出的高阶模型较经典梁模型更逼近于平面应力模型;界面不可穿透性与摩擦对组合梁静力行为具有显著影响. 展开更多
关键词 高阶梁理论 组合梁 接触非线性 混合型有限单元 准静态分析
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双模数复合材料正交铺设矩形厚层板分析 被引量:2
10
作者 张根全 王俊奎 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第2期29-38,共10页
本文应用简单高阶理论 ̄[1]分析了双模数复合材料正交铺设矩形厚层板的弯曲挠度,与一阶高阶理论解相比,本文的解更加精确。
关键词 双模数 复合材料 层板 正交铺设
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考虑横法向热应变的C^0型整体-局部高阶层合梁理论 被引量:1
11
作者 吴振 徐铮 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期345-350,共6页
通过考虑横法向热变形,本文建立了预先满足层间应力连续的C0型整体-局部高阶层合梁理论,并用于分析复合材料层合梁热膨胀和热弯曲问题。虽然考虑了横法向应变,不增加额外的位移变量。此理论位移场不含有横向位移一阶导数,便于构造多节... 通过考虑横法向热变形,本文建立了预先满足层间应力连续的C0型整体-局部高阶层合梁理论,并用于分析复合材料层合梁热膨胀和热弯曲问题。虽然考虑了横法向应变,不增加额外的位移变量。此理论位移场不含有横向位移一阶导数,便于构造多节点高阶单元。基于虚功原理推导了复合材料层合梁平衡方程,并分析了简支多层复合材料梁热膨胀和热弯曲问题。数值结果表明,建立的模型能准确分析复合材料层合梁热膨胀和热弯曲问题,忽略横法向应变的理论分析热膨胀问题误差较大。 展开更多
关键词 C0型整体-局部高阶层合梁理论 横法向应变 热膨胀 热应力 热应变
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考虑界面不可压的高阶组合梁静力弯曲——位移法与混合型的有限元分析
12
作者 何光辉 汪德江 杨骁 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1716-1724,共9页
为了真实地描述组合梁的界面相互作用和各子梁的力学行为,提出一种考虑界面不可压缩性与各子梁高阶位移的双层组合梁模型.根据最小势能原理和广义最小势能原理,得到高阶组合梁静力分析的位移法和混合型有限元方程.讨论变分原理类型和基... 为了真实地描述组合梁的界面相互作用和各子梁的力学行为,提出一种考虑界面不可压缩性与各子梁高阶位移的双层组合梁模型.根据最小势能原理和广义最小势能原理,得到高阶组合梁静力分析的位移法和混合型有限元方程.讨论变分原理类型和基本未知量的插值阶次对组合梁位移和内力收敛性能的影响.对比基于所提出的高阶组合梁模型、Reddy高阶组合梁模型、Newmark模型和平面应力模型的简支组合梁的静力分析结果,验证所建立的高阶模型的合理性.分析组合梁界面横向不可压缩性对其挠度的影响.结果表明:与Reddy模型相比,所提出的高阶模型更精细地刻画了组合梁结构;混合型单元具有抗滑移锁死性能;组合梁的界面不可压缩性对其挠度分析的影响不可忽略. 展开更多
关键词 高阶梁理论 组合梁 非线性有限元 混合列式 界面不可压缩性
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基于高阶剪切理论的脱层压电梁谐响应分析
13
作者 罗松南 王立喆 邓庆田 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期206-212,共7页
基于Timoshenko梁理论,对位移函数进行了高阶剪切变形模式假设,考虑剪切变形和力电耦合效应,并对压电弹性层合脱层梁进行了分区处理,可方便地描述脱层长度和脱层位置,建立了弯曲波在梁中传播的基本方程式;通过长波情况下的电势分布简化... 基于Timoshenko梁理论,对位移函数进行了高阶剪切变形模式假设,考虑剪切变形和力电耦合效应,并对压电弹性层合脱层梁进行了分区处理,可方便地描述脱层长度和脱层位置,建立了弯曲波在梁中传播的基本方程式;通过长波情况下的电势分布简化,考虑无外加电压时,对该类悬臂梁进行了求解分析。给出了梁的频散关系,得到了各位移分量和电势的解析解,分析了脱层参数对位移和电势的影响规律。 展开更多
关键词 高阶剪切变形理论 压电层合梁 脱层 频散关系 谐响应分析
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基于高阶理论的高精度层合梁单元
14
作者 陈荣庚 肖广智 《大连水产学院学报》 CSCD 北大核心 2001年第3期200-205,共6页
提出一种基于高阶理论的高精度层合梁单元 ,该高阶理论满足层间位移、应力连续条件 ,由此建立的梁单元具有列式简单。
关键词 复合材料 高阶剪切变形理论 层合梁 有限元 位移模型
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L型层合梁分层破坏的高阶理论分析
15
作者 陈万吉 王妍 +1 位作者 聂雷 黄文超 《沈阳航空航天大学学报》 2015年第1期1-5,共5页
目前国内外有限元软件均采用一阶剪切变形层合板理论,对板壳等结构均不能计算层间应力,不能分析层间分层破坏,这已成为复合材料结构分析的难题。本文基于整体-局部高阶剪切变形理论对软件Abaqus进行二次开发,对L型梁的层间分层破坏进行... 目前国内外有限元软件均采用一阶剪切变形层合板理论,对板壳等结构均不能计算层间应力,不能分析层间分层破坏,这已成为复合材料结构分析的难题。本文基于整体-局部高阶剪切变形理论对软件Abaqus进行二次开发,对L型梁的层间分层破坏进行了分析。对破坏形式及层间应力大小的计算结果与试验结果进行对比,计算与试验结果吻合。高阶理论有限元方法可以准确判断复合材料层合结构失效形式、位置和应力大小。 展开更多
关键词 复合材料 高阶剪切变形理论 层间应力分析 L型梁的层间分层破坏试验
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可伸缩复合材料悬臂梁的非线性动力学建模及分析 被引量:3
16
作者 刘燕 张伟 王冬梅 《动力学与控制学报》 2014年第1期24-29,共6页
首先,根据Reddy给出的考虑高阶剪切效应的层合理论,气动弹性活塞理论,利用Hamilton原理,对考虑采用基于活塞理论的一阶非线性气动力和面内参数激励的联合作用下的轴向可伸缩复合材料悬臂梁进行非线性动力学进行建模,得到其偏微分动力学... 首先,根据Reddy给出的考虑高阶剪切效应的层合理论,气动弹性活塞理论,利用Hamilton原理,对考虑采用基于活塞理论的一阶非线性气动力和面内参数激励的联合作用下的轴向可伸缩复合材料悬臂梁进行非线性动力学进行建模,得到其偏微分动力学控制方程.然后对控制方程无量纲化,利用Galerkin方法对控制方程进行了截断,得到三个可反映可伸缩悬臂梁横向振动的无量纲形式的常微分非线性动力学方程,只要选取适合的复合材料及其相关参数,使用数值方法就对模型在外伸和回收过程中的相关振动特性进行了分析. 展开更多
关键词 可伸缩梁 复合材料悬臂梁 高阶剪切理论 一阶活塞理论 非线性动力学
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弹性基上圆柱管弯曲行为的高阶剪切梁理论解 被引量:1
17
作者 马维力 申柳雷 +1 位作者 宋殿义 李显方 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期203-210,共8页
以弹性基上圆柱管为研究对象,基于高阶剪切变形梁理论推导了Winkler弹性基圆柱管弯曲变形的高阶剪切梁理论控制方程,给出四种典型工况弯曲问题的精确解。研究表明,无须假设剪切修正系数,只需引入适当横截面翘曲形状函数,高阶梁理论在圆... 以弹性基上圆柱管为研究对象,基于高阶剪切变形梁理论推导了Winkler弹性基圆柱管弯曲变形的高阶剪切梁理论控制方程,给出四种典型工况弯曲问题的精确解。研究表明,无须假设剪切修正系数,只需引入适当横截面翘曲形状函数,高阶梁理论在圆柱管内外表面满足剪应力τ_(xr)为零的边界条件,且对于不同长径比和厚径比的圆柱管弯曲问题均能提供足够精度的解析解。弹性基刚度系数趋近于零时,圆柱管挠度曲线趋近于无弹性基圆柱管挠度曲线,验证了关于Winkler弹性基圆柱管弯曲问题求解方法的正确性。不同于Euler-Bernoulli梁理论,此方法的横截面上正应力不再与中性面上的横向坐标呈线性关系,且当长径比较小和厚径比较大时尤为明显。剪应力τ_(xz)在远离中性面时,应力值逐渐减小,在中性面的内表面处达到最大,在靠近顶部和底部位置时逐渐消失为零。 展开更多
关键词 Winkler弹性基 圆柱管 高阶剪切变形梁理论 弯曲
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弹性地基功能梯度梁自由振动问题 被引量:2
18
作者 吴明明 李艳松 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第5期424-429,共6页
为研究不同高阶剪切变形理论下功能梯度梁的自由振动问题,假设功能梯度梁的材料参数按照组分的体积分数梯度变化,由哈密顿原理导出Winkler弹性地基上的功能梯度梁自由振动问题的运动方程.根据微分求积法原理,给出了考虑高阶剪切变形的... 为研究不同高阶剪切变形理论下功能梯度梁的自由振动问题,假设功能梯度梁的材料参数按照组分的体积分数梯度变化,由哈密顿原理导出Winkler弹性地基上的功能梯度梁自由振动问题的运动方程.根据微分求积法原理,给出了考虑高阶剪切变形的功能梯度梁自由振动离散化代数方程.数值计算结果分析与讨论,研究了不同边界条件、弹性地基参数、功能梯度指数和结构几何参数对功能梯度梁固有频率的影响规律.该问题的研究可为功能梯度梁的设计与优化提供理论参考. 展开更多
关键词 功能梯度梁 高阶梁理论 微分求积法 自由振动 弹性地基
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轴向可伸缩复合材料悬臂梁的非线性振动研究 被引量:5
19
作者 刘燕 张伟 龚涛涛 《动力学与控制学报》 2020年第4期19-25,共7页
以航空领域中可变体机翼的伸缩变形过程为研究对象,对可伸缩悬臂复合材料层合梁的时变非线性振动进行理论研究.建立可伸缩悬臂复合材料层合梁在外载荷作用下的非线性动力学模型;根据时变系数非线性动力学方程研究时变非线性振动特性.分... 以航空领域中可变体机翼的伸缩变形过程为研究对象,对可伸缩悬臂复合材料层合梁的时变非线性振动进行理论研究.建立可伸缩悬臂复合材料层合梁在外载荷作用下的非线性动力学模型;根据时变系数非线性动力学方程研究时变非线性振动特性.分析可伸缩悬臂复合材料层合梁在外伸与收缩变形过程中的非线性动力学特性.从数值结果上看:模型的外伸速度、飞行速度对振动的影响较大,初值对振动的影响较小. 展开更多
关键词 轴向运动悬臂梁 高阶剪切理论 活塞理论 非线性动力学
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基于高阶梁理论的功能梯度材料自由振动分析 被引量:2
20
作者 江希 匡传树 +1 位作者 帅涛 耿培帅 《力学与实践》 北大核心 2021年第2期227-233,共7页
本文基于一种新型的高阶梁理论,研究了功能梯度材料梁的自由振动问题。首先对该新型高阶梁理论进行了介绍,然后对该理论进行了有限元实现,并利用Hamilton原理推导得到了离散的动力学平衡方程,构造了2节点8自由度的C1型高阶梁单元。参照... 本文基于一种新型的高阶梁理论,研究了功能梯度材料梁的自由振动问题。首先对该新型高阶梁理论进行了介绍,然后对该理论进行了有限元实现,并利用Hamilton原理推导得到了离散的动力学平衡方程,构造了2节点8自由度的C1型高阶梁单元。参照文献作了均质悬臂梁的模态分析,验证了该梁单元的精度。然后利用该单元进行功能梯度梁的模态分析,并构造了一种材料相关性很弱的无量纲固有频率。由该无量纲固有频率引入了功能梯度梁与均质梁固有频率之间的转换关系,并通过算例分析了该转换关系的适用条件。 展开更多
关键词 高阶梁理论 梁单元 模态分析 频率转换 功能梯度材料
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