饱和不可压多孔弹性板在面内扩散下的动力弯曲理论

根据多孔介质理论,在Kirchhoff假定和小变形前提下,针对流体的面内扩散情形,建立了饱和不可压多孔弹性板动力弯曲的数学模型.然后,利用Fourier展开法研究分析了阶梯载荷作用下四边简支透水矩形多孔弹性板的拟静定和动力弯曲响应,考察了不同参数下多孔弹性板的挠度、孔隙流体压力等效弯矩和固相有效应力等效弯矩的变化规律和特征.同时,通过基于Biot三维固结理论所建立的动力弯曲模型,比较了可压与不可压情况下其结果的差异.

饱和不可压正交各向异性多孔弹性板的动力弯曲分析

基于多孔介质理论,在Kirchhoff直法线假定以及小变形和线性本构关系前提下,建立了饱和不可压正交各向异性多孔弹性板的线性动力分析模型。针对流体的面内扩散问题,在忽略面内惯性项的影响下,进一步简化了分析模型,给出了相应的基本控制方程以及初始和边界条件的一般描述。根据所建立的模型,采用Fourier级数展开法研究了四边简支透水正交各向异性矩形多孔弹性板在冲击载荷作用下的拟静态和动力弯曲响应,数值分析了不同参数下孔隙流体压力等效弯矩、固相有效应力等效弯矩以及挠度的变化规律和动力特征。研究表明在外载荷作用初始阶段,孔隙流体对板弯曲变形的影响不可忽视。

饱和不可压正交各向异性多孔弹性大挠度板的动力弯曲模型

对于流体饱和不可压正交各向异性多孔弹性板,建立了大挠度弯曲模型,给出了相应的基本控制方程。模型中假设Kirchhoff直法线假定和线性本构关系成立,孔隙流体的运动服从Darcy定理并且仅在板平面内扩散。根据此模型,应用Galerkin截断法数值分析了四边简支透水多孔弹性矩形板在脉冲载荷作用下的非线性拟静态和动力弯曲响应。研究结果表明:大挠度弯曲模型能够反映出流体沿板厚度方向整体排水和吸水特性;当载荷增加到使所产生的挠度较大时,大挠度和小挠度弯曲模型对应结果之间的差别明显,且在拟静态响应中,大挠度弯曲模型下挠度和孔隙流体压力等效弯矩随时间的变化过程中存在有Mandel-Cryer效应,而小挠度弯曲模型下的对应结果不存在此效应。