考虑几何非线性的正交各向异性层合板随机振动响应数值解

为提高卫星用复合材料结构随机振动响应的分析精度,充分考虑结构几何非线性特征,提出正交各向异性中厚板的非线性随机振动响应数值求解方法。首先,基于一阶剪切变形理论建立矩形中厚板的运动方程。然后,采用伽辽金法和摄动法求得层合板结构的非线性固有频率。在此基础上,结合等效线性化法和虚拟激励法推导得到三种边界条件下正交各向异性中厚板的非线性随机振动响应数值解。采用提出的非线性随机振动数值解法,结合具体实例分析卫星用复合材料中厚板的随机响应特性,结果表明,采用线性化方法和非线性化方法求解中厚板随机振动响应的结果存在很大差异,非线性方法可显著提高随机振动响应数值求解的精度;外加激励较小时,相同的弯曲边界条件下,不同平面边界条件对随机振动响应的功率谱密度和均方根影响较小,而外加激励较大时不同平面边界条件对随机振动响应的影响显著。提出非线性随机振动响应求解方法为卫星结构动力学分析提供了新的研究思路和研究方法,具有重要的理论研究和工程应用价值。

层合板弯曲与振动的近似计算

讨论了特殊正交各向异性层合板的弯曲与振动 ,利用最小余能原理和哈弥尔顿原理分别建立了特殊正交各向异性层合板弯曲与振动的控制方程与边界条件 ,在建立每层横向剪切应变关系上提出 2种应用方案。算例表明这

Winkler地基上各向异性薄板弯曲的精确解-广义积分变换解

外界载荷作用下复合材料薄板的弯曲行为是工程重点关注的问题之一。针对各向同性和正交各向异性的薄板弯曲问题,研究人员已给出了经典数值解。由于计算的复杂性,针对各向异性薄板弯曲问题的解答较少。本文从薄板弯曲问题的控制方程出发,建立符合该问题的辅助特征方程,并确定相应的特征值和特征函数。利用广义积分变换的思想,建立了求解非正交铺层条件下各向异性薄板弯曲问题的数值算法,给出了各向异性薄板弯曲的精确解。与其他文献结果比较发现,该方法具有较好的收敛性和准确性。

多层对称铺层复合材料层合板的剪切屈曲分析

文章通过正交各向异性层合板剪切屈曲计算公式所得结果和有限元仿真结果的对比,确定该公式用于多层对称铺层层合板剪切屈曲计算的可行性。

基于指数剪切变形理论的层合板湿热分析

基于指数剪切变形理论建立了复合材料层合板的湿热弯曲模型。该模型的位移场函数中包含了一个沿厚度方向坐标变化的指数项,能够考虑横向剪切变形的影响,且不需要引入剪切修正因子。基于虚功原理推导了控制方程和边界条件,以四边简支层合板为例分析了湿热作用下层合板应力和位移的响应。算例结果表明,当热载荷单独作用时,模型能够较为精确地预测位移和应力响应,尤其是与经典层合板理论及一阶剪切变形理论相比优势明显。当湿、热载荷共同作用时,模型所预测出的挠度要大于经典板理论和一阶剪切变形理论,面内应力及横向剪切应力也明显不同。另外,算例中虽未考虑机械载荷作用,但该模型是通用的,可适用于机械、热和湿载荷共同作用下的情况。

升阶谱元素在正交各向异性复合材料剪切板中的应用

本文对近年发展的一种新的有限元元素—升阶谱元素进行了探讨,并把改进过的这种元素具体应用于当代直升机广泛采用的正交各向异性复合材料层合板(厚板)问题,实例表明:采用改进过的升阶谱元素,根据应力梯度的变化来选择元素的阶次是能够收敛于正确解的,从经济角度和实用角度来看,该元素性能比较优越。