混合状态Hamiltonian元的半解析解和叠层板的计算

本文给出混合状态方程的一种强有力的半离散半解析解法,并给出了矩形域和叠层板的算例,讨论了可能的发展和应用。

镁铝叠层板的热轧成形及热冲压成形性能研究

镁铝叠层板密度低、表面耐蚀性好,是一种新型板材。应用热轧法将5052铝合金板坯和AZ31镁合金板坯叠层组料加热、轧制成形出镁铝叠层板;采用单向拉伸试验测定力学性能,优选了轧后热处理工艺;通过热成形极限实验对镁铝叠层板进行热冲压成形性能测定;运用回归分析法得到了镁铝叠层板的成形极限散点图、曲线型成形极限图和条带型成形极限图。结果表明,轧后经200℃×60min的退火处理能明显提高其塑性,获得良好的综合性能。200℃下镁铝叠层板冲压成形性能与镁合金板材相当。

镁/铝合金双金属叠层板的拉深性能

镁/铝合金双金属叠层板兼具镁合金与铝合金两种金属材料的优势，可用于生产同时具有良好耐腐蚀性、轻量化及减震性的产品。而钣金件的生产通常都包括拉深成形，因此首先采用 DYNAFORM 软件模拟镁/铝双金属叠层板的拉深过程，模拟结果表明，镁板与拉深凸模接触时，镁/铝双金属叠层板的拉深性能较好。利用自制的温热拉深模具对不同厚度AZ31镁合金/1060铝合金双金属叠层板在100~270℃温度范围内进行拉深实验，研究板坯厚度、成形温度等因素对镁/铝双金属叠层板拉深性能的影响，并分析拉深后得到的筒形件的壁厚分布。结果表明，拉深过程中的最大拉深力随着叠层板板厚的增加、板坯成形温度的降低而增大；双金属叠层板拉裂的危险区域与单金属板拉深一样出现在凸模圆角处。与镁合金、铝合金单层板拉深相比，镁/铝双金属叠层板拉深使筒形件的凸耳减小。

初始缺陷和拉-弯耦合对于叠层板的振动、屈曲和非线性动力稳定性的影响

研究了复合材料叠层板的初始缺陷和拉伸＿弯曲耦合对于其振动、屈曲和非线性动力稳定性的影响·推导了控制方程·这是一个修正的非线性Ｍａｔｈｉｅｕ方程·进行了５种典型复合材料的数值计算，它们是玻璃环氧Ｓｃｏｔｃｈ＿１００２，芳纶环氧Ｋｅｖｌａｒ＿４９，硼环氧Ｂ４／５５０５，石墨环氧Ｔ３００／５２０８，和ＡＳ／３５０１·结果表明：由于初始缺陷耦合效应的存在，使叠层板对于进入参数共振更加敏感，并且其振幅大于无初始缺陷或者无耦合效应的叠层板·对于不同复合材料的叠层板，尤其是层数较少的板，耦合效应是不相同的·在板结构的屈曲和动力稳定性设计中，如果忽略了耦合效应的影响。

碳纤维复合材料/钛合金叠层板振动辅助钻孔技术

碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)/钛合金(Titanium alloy,Ti)叠层板材料两种材料加工性能差异极大,且钛合金导热系数和弹性模量低,极易产生高温螺旋长屑,不仅会影响自身孔表面质量,也会划伤和热损伤碳纤维复合材料层,这是该材料加工的主要难点。本文搭建了超声-低频振动钻孔试验台,在切削温度、钻孔质量和切屑形态等几个方面,对普通、旋转超声和轴向低频振动辅助等3种钻孔方式进行了对比分析,并对钛合金切屑造成的CFRP层损伤进行了机理探索。研究表明:相比普通钻孔,引入旋转超声和轴向低频振动可降低钻孔温度,提高钻孔质量。特别是轴向低频振动辅助钻孔方式,可有效打断钛合金切屑,切削温度比普通钻孔方式降低约45%,减轻了钛合金切屑对CFRP层的损伤,提高了钻孔质量。

考虑辐射散热叠层板热诱发振动的有限元分析

通过在叠层板单层厚度方向上布置温度线的方法,求解了考虑辐射散热边界条件下的叠层板的瞬态温度场;在此基础上利用考虑剪切效应的高阶板位移场建立板振动的有限元方程,分析了叠层板的热诱发振动问题;通过算例与ANSYS三维耦合单元(Solid5)结果的对比表明,提出的计算模型和方法具有很好的计算效率和精度.

任意厚度具有自由边叠层板的精确解析解

自由边问题一直是三维弹性力学中的难题,通常很难满足自由边上一个正应力和两个剪应力都等于0.基于三维弹性力学基本方程和状态空间方法,引入自由边界位移函数并考虑全部弹性常数,建立了正交异性具有自由边单层和叠层板的状态方程.对状态方程中的变量以级数形式展开,通过边界条件的满足精确求解任意厚度具有自由边叠层板的位移和应力,此解满足层间应力和位移的连续条件.算例计算表明,采用引入的位移函数形式,简化了计算过程并且采用较少的级数项可以获得收敛解.与有限元方法计算结果进行了对比,可以得到较高精度的数值结果.其解可以作为其它数值方法和半解析方法的参考解.

叠层板型燃料堆芯元件模型的流固耦合振动

叠层板状结构是新型核反应堆设计中所采用的一种堆芯元件,具有结构合理、比功率高和传热性能好等显著特点。提出了单梁与多梁对接的力学模型,以干模态振型函数序列作为试函数对复模态振型方程进行变分求解,研究了叠层板状元件在湿模态下的固有频率与振型,发现叠层板状结构的流致振动具有复模态特性,文中初步找到一些规律性的结果,为设计和安全分析提供一些有用的方法和数据。

基于微分求积法的轴向流作用下叠层板的稳定性和模态分析

分析了轴向流作用下两端简支和固支叠层板的稳定性和模态特性。基于势流理论建立轴向流作用下叠层板的流固耦合系统连续型运动方程,采用微分求积法对连续型运动方程进行离散,流场势函数用板的横向振动位移变量来表示,得到关于叠层板的横向振动位移变量的控制方程。求解控制方程的广义特征值,计算分析结果表明,两端简支和两端固支模型发生屈曲失稳,且得到了屈曲失稳临界速度与叠层板的层数和板间距的关系;轴向流作用下叠层板的一阶模态并不是叠层板的同相弯曲模态。

叠层板状结构流致振动特性研究

将管道理论引入叠层板状结构的流致振动研究,在势流理论下,基于输流管道的哈密顿原理,建立叠层板状结构的流致振动模型,用微分求积法对模型的运动方程进行求解,研究系统零流速状态的固有频率和模态,运用特征值分析与响应分析结合的方法,确定系统失稳的临界流速与形式。结果表明,悬臂支承模型发生颤振失稳;两端固支模型发生屈曲失稳。

叠层板结构Hamilton正则方程理论及其在发电机铁芯振动分析中的应用

根据文献将三维弹性力学基本方程表达成 Hamilton正则方程 ,采用半解析法求解 ,即用混合变量 Ham il-tonian等参元离散板平面 ,而高度方向用解析法。这种方法使叠层板问题不局限于某一形状 ,同时只要一层板的离散单元数确定 ,则全部未知数的个数就确定 ,比传统的三维有限元未知数少得多。通过用该方法对某汽轮发电机定子铁芯的固有频率分析 。

叠层板状结构在非线性支承下的流固耦合振动

基于叠层板状结构的固有振动特性,对在非线性支承下的叠层板状结构的流固耦合振动进行了理论研究和数值计算,运用稳定性理论分析了平衡点附近定常解的稳定性问题,为叠层板状结构元件的设计和安全分析提供依据。

叠层板型堆芯元件模型的流致振动测试

为了保证叠层板状结构在流致振动时的强度、刚度、稳定性及可靠度,需要测量和分析叠层板状结构在流场中的固有振动特性。由于结构元件各单板之间的距离很小,常规的测试方法不能测出该结构的真实动态特性参数,提出一种电磁法测试技术。测试结果表明:叠层板状元件的固有频率随着流速的增大而下降;其流致振动是一种随机振动过程,并具有复模态特性;电磁法具有较高的可靠性和精度,对流致振动测试具有较好的实用性。

镁铝叠层板的热轧成型及拉深性能研究

采用热轧法将5052板坯和AZ31板坯按组料方式加热、轧制成型出一种镁铝叠层板,采用单向拉伸实验测定其力学特性,利用MDS金相显微镜观察镁铝叠层板复合界面扩散层厚度和基体晶粒尺寸变化,优选了轧后热处理工艺。并在室温及120℃条件下,采用刚模拉深试验对镁铝叠层板和AZ31镁合金板进行极限拉深系数测定。结果表明,轧后200℃退火能明显提高其力学特性,镁铝叠层板拉深成形性能略优于AZ31镁合金板。

采动覆岩的叠层板—卸荷拱模型研究

针对地下矿物开采引起地表沉陷,并导致地表上建筑物、构筑物等严重破坏的灾害性现象,论述了研究离层注浆减缓地表下沉技术实施基础理论的必要性,提出叠层板—卸荷拱模型,基于叠层板、压力拱理论推导了岩板挠度的计算公式,建立了覆岩离层形成的力学判据,为离层注浆减缓地表下沉技术的实施提供理论依据。

用软测量方法测定叠层板型燃料组件的固有频率

本文介绍了虚拟仪器的软测量方法.并且开发了基于软测量原理的实时多通道固有频率分析"仪器".利用该仪器测定了干模态下一种叠层板型燃料组件的固有频率.

复合材料叠层板的非线性热分析

复合材料在航空航天工业领域内的应用需进行非线性热分析，即材料热特性的温度相关性及边界条件的非线性（辐射、对流）．对Ｒｏｌｆｅｓ在９０年代初提出的热叠层理论进行了修正和发展：给出整个复合材料叠层板的二次傅里叶热传导定律；发展八节点二次热叠层单元；编制相应的程序，进行了数例计算．与已知解比较，结果良好．

三维四向编织复合材料的叠层板理论分析

基于经典层合板理论和叠层板模型,建立了一种分析三维四向编织复合材料力学性能的方法。在叠层板模型中,代表性体积单元的厚度为编织复合材料的整体厚度,宽度为一个编织花节宽度,长度为一个编织花节长度,并简化为具有不同材料主方向的单向层板的叠合结构。不同层板间的交叉重叠按各层板性能的体积平均进行简化,同时假设代表性体积单元具有均匀的中面应变和曲率。此外,模型中考虑了编织纱线的排列方式以及表面纱线的影响。理论分析结果与实验值吻合较好。

复合材料叠层板的非线性动力稳定性

研究复合材料叠层板的非线性动力稳定性,分析中考虑大挠度和初始几何缺陷的存在。

正交叠层板横向初始开裂问题的研究

建立一种分层剪滞模型 ,并结合线弹性断裂力学 ,研究了正交叠层板在受到沿 0°层方向的拉伸荷载作用下 ,90°层中产生横向基体开裂的破坏问题 .同时求得了计及固化残余热效应影响的初始破坏应变 ,计算结果和现有实验与有限元结果吻合较好 .本文中所提出的模型和方法为纤维增强复合材料叠层板的破坏分析提供了一种新的研究途径 ,所得结果也为进一步分析叠层板的多级破坏和最终破坏等问题提供了理论依据 .