复合材料夹层壳振动分析的高阶剪切变形理论

本文提出了计及复合材料面板横向剪切变形的夹层壳高阶位移模式，该模式满足夹层壳上、下表面剪应力为零的条件，并以此推导出夹层壳自由振动的有限元方程，讨论了夹层壳的夹芯及面板的阻尼特性，给出阻尼矩阵的形成方式，将数值计算与实验结果进行了对比，最后给出了阻尼比ψ随夹芯厚度ｈｃ、剪切模量Ｇ和阻尼损耗因子β的变化曲线。

基于Hoff理论的金属复合屋面板夹层壳单元

针对大跨度建筑屋盖结构常用的聚氨酯泡沫夹芯金属复合屋面板,根据修正后的Hoff型夹层板理论,建立简便、有效的八结点矩形夹层壳单元.以一块矩形屋面板为例,分别采用分层实体单元、夹层体单元和八结点矩形夹层壳单元模拟.数值结果显示,八结点矩形夹层壳单元模拟的屋面板在静荷载作用下的变形形式与精细的分层实体单元模型相同,且两者变形基本接近;基本振型与精细的分层实体单元模型相同,自振频率较接近.表明采用该夹层壳单元能够有效地模拟聚氨酯夹芯金属复合屋面板的静、动力特性.

电流变液夹层壳体振动隔离的实验研究

测试实验主要研究外加电场对电流变液夹层圆柱壳体振动的控制效果。实验选用由淀粉、纳米硅粉和二甲基硅油配制的电流变液,将其灌注于双层圆柱形壳体夹层中,通过对双层结构内外壁(可看成两个电极)所加电压的控制,来测试电流变液对结构振动传输的影响情况,以此来研究电流变液壳体结构的减振性能以及结构响应特性。同时实验还对不同电流变液在不同外加电压下的流变特性进行了定性比较和分析。

考虑弹性地基的正交双曲蜂窝夹层壳体自由振动分析

给出了一种针对具有弹性地基的复杂形状蜂窝夹层壳体自由振动的半解析求解方法。基于一阶剪切理论并结合改进的Gibson公式,得到了正交双曲壳的运动学及动力学关系。通过对剪切因子进行修正并利用哈密顿原理,获得了系统在弹性地基约束下的自由振动控制方程,并利用改进傅里叶法对控制方程进行求解。数值算例表明,此方法具有较高的精度和计算效率;对蜂窝壳体的参数分析表明,系统固有频率随芯层厚度比的变化规律取决于弹性地基刚度,随蜂窝厚度比地增大而降低,随胞元角度及铺层方向的改变而波动变化。

各向异性夹层壳非线性有限单元法T. L列式

采用Ｔ．Ｌ列式对各向异性夹层壳进行了弹塑性与几何非线性分析。结构以退化壳体单元离散化。单元以８节点Ｓｅｒｅｎｄｉｐｉｔｙ形函数描述其几何形状，而以９节点拉格朗日单元描述其位移场。计算实例表明效果良好。

功能梯度圆柱夹层壳结构振动特性分析

本文运用有限元法对功能梯度圆柱软芯夹层壳进行振动特性分析,通过APDL建立功能梯度芯材模型,运用Block Lanczos法进行自由振动频率的求解。对模型结构的影响进行参数化研究,研究功率指数p值、内外夹层与芯材厚度比以及不同侧厚比对结构自由振动特性的影响。研究结果表明,在一定范围内,圆柱体的固有频率随着材料指数p的增大而减小,随着圆柱壳厚度的增大而增加。

环向加筋夹层圆柱壳体应力计算方法

针对环向加筋夹层圆柱壳体的应力计算问题,本文提出内、外壳板纵向力计算模型,建立了环向加筋夹层圆柱壳体在外压载荷作用下的应力解析计算方法,计算结果与有限元结果吻合较好;以10%误差(解析应力值与有限元值的偏差)为衡准,初步提出该方法的适用条件;同时系统探究了各形状参数对环向加筋夹层圆柱壳体关键位置应力的影响规律。为超大潜深新型耐压结构设计提供理论基础。

基于粒子群算法的环向加筋夹层圆柱壳体优化设计

为了获得环向加筋夹层圆柱壳体尺寸的最优化参数,首先参考一般环肋圆柱壳体强度与稳定性校核方法,并根据环向加筋夹层圆柱壳体应力分布规律和稳定性特征,提出环向加筋夹层圆柱壳体强度与稳定性校核方法;其次以强度与稳定性要求为约束、以结构重量最轻为目标,建立优化设计的数学模型,并利用粒子群优化算法完成了环向加筋夹层圆柱壳体的尺寸参数优化。最后探究了结构重量随极限潜深增大的变化规律。研究成果表明,利用粒子群优化算法进行环向加筋夹层圆柱壳体参数优化设计可以获得令人满意的结果。

复合材料加筋/夹层板壳声振特性研究进展

复合材料加筋/夹层板壳结构在众多工程领域结构物中已得到广泛应用,研究其声振特性对于指导工程设计具有重要意义。本文对国内外复合材料加筋/夹层板壳结构声振特性的研究进行回顾、梳理和归纳,并探讨各种研究方法的适用性,以及未来的研究趋势。综述结果表明:解析与数值相结合的研究方法兼具灵活性和高效率,是研究声振特性的有效方法,也是重要的发展方向;新材料的应用给研究带来了新变化,增大了结构动力学和声学的设计空间;现有的分析方法可以模拟出结构的任意边界条件而无法还原实际边界条件,因而需要结合试验研究作为支撑。

夹层圆柱壳在移动内压作用下的临界速度研究

基于夹层壳理论和三维弹性动力学理论,研究了无限长夹层圆柱壳在移动内压作用下的临界速度.首先,基于夹层壳理论,考虑夹芯的压缩和剪切变形以及面板的剪切变形,研究了轴对称简谐波在无限长夹层圆柱壳中的传播问题;其次,基于三维弹性动力学理论,将位移变量用Leg-endre正交多项式系表示,同时引入位置相关函数,将求解导波问题化为简单的特征值问题.利用这两种方法得到了最低模态的频散曲线,最小相速便是内压移动的临界速度.最后,用算例和数值模拟来验证方法的有效性.结果表明,两种理论得到临界速度吻合得较好;当波数较小时,两种理论得到的频散曲线吻合得很好,当k→∞时,夹层壳理论和弹性动力学理论得到的极限相速分别趋于面板和夹芯的剪切波波速.波数较小时,两种理论分析夹层圆柱壳的导波问题是有效的.数值模拟预测的临界速度与理论分析的结果吻合得很好.

不等厚表层硬夹心双曲夹层扁壳的热应力问题

探讨了具有各向同性硬夹心及不等厚度表层组成的3层双曲扁壳的热应力问题采用广义变分法,在考虑各层抗弯刚度的情况下,导出了3个基本方程。此理论可用于工程设计。

夹层旋转扁壳轴对称非线性稳定的样条函数解法

以三次B样条函数为试函数,用配点法计算夹层旋转扁壳非线性稳定.荷载为多项式型的分布荷载或均布边缘力矩.夹层壳采用Reissner模型.得到了夹层圆锥壳、球壳、余弦壳收敛的上、下临界荷载.与其他方法的结果作了比较.结果表明样条配点法具有计算精度高、荷载收敛范围大、编写程序通用的优点.

新型矩形蜂窝夹芯夹层加筋圆柱壳抗水下爆炸冲击载荷分析

提出了一种新型矩形蜂窝夹芯夹层加筋圆柱壳结构形式。分析了其在水下爆炸冲击载荷下的动力响应特征及冲击防护作用机理。采用LS-DYNA计算该结构在水下爆炸冲击载荷下的动力响应;并以耐压壳体的最大变形和塑性应变为评价指标,计算讨论了典型设计参数变化对冲击防护效果的影响最后针对一个典型方案,分析了其在不同冲击环境下的冲击防护效果。

夹层圆柱壳振动的谱有限元分析

从哈密顿变分原理获得夹层圆柱壳的运动微分方程和边界条件,将谱有限元法用于夹层圆柱壳结构,推导出不同周向模态下夹层圆柱壳单元的动力刚度矩阵和隐式动力形状函数,分析长径比、径厚比、芯表厚度比、芯表模量比对固有频率和模态损耗因子的影响。研究表明:小径厚比、大长径比及大芯表厚度比有利于抑制夹层圆柱壳振动。

大挠度剪切理论下复合材料夹层圆柱扁壳的广义傅里叶级数解法

大挠度剪切理论下复合材料夹层圆柱扁壳的稳定性控制方程是一组非线性高阶常系数偏微分方程，其中包含四个独立的函数，它们分别为横向挠度ｗ、参考曲面的法线转角Φｘ、Φｙ和应力函数Ｆ。本文中将这四个独立的函数表示为广义傅里叶级数，选用了两个变量分离的梁本征函数之积构成广义傅里叶级数的通项，通过梁本征函数中的待定常数使所选级数预先满足简支、固支或弹性支持边界条件。然后把以广义傅里叶级数表示的独立函数代入控制方程中便将这个非线性高阶常系数偏微分方程转化为非线性代数方程组，这样便可以寻求不同的通用程序进行求解。从而为复合材料叠层、夹层板壳在复杂边界条件下的弯曲、振动和稳定问题的求解探索出了一种通用的、有效的方法。

正交异性表层的夹层圆柱扁壳的非线性稳定性

本文采用大挠度理论,对正交各向异性表层的夹层扁壳进行了几何非线性的稳定性分析,求出了屈曲载荷并研究了后屈曲特性.

夹层圆柱壳结构的优化设计

针对一种全新的潜艇耐压壳体结构形式——夹层圆柱壳结构形式,借助适用于该种结构形式的解析法计算公式,并选定约束条件进行了优化设计,编写了优化程序;分析了该种结构形式与单层耐压壳体结构形式相比较所存在的利弊;在比较过程中,给出了四个优化算例以及比较结果,通过比较分析得出了这样的结论:对于建造大潜深的潜艇,夹层圆柱壳结构形式是一种可以考虑的结构形式。

具有夹层的正交异性复合材料圆锥壳体的非线性轴对称屈曲分析

研究均布载荷作用下边缘可移夹支具有正交异性复合材料表层和软夹心的夹层圆锥壳非线性轴对称屈曲问题.利用变分原理导出具有正交各向异性表层夹层圆锥壳在均匀外压作用下的非线性轴对称屈曲问题的基本方程,采用修正迭代法[8]求得了可移夹支边界条件下壳体临界屈曲载荷的解析表达式,对几种典型的纤维增强复合材料表层夹层圆锥壳给出了数值结果和图表,讨论了几何参数和物理参数对临界屈曲载荷的影响。

夹层扁薄球壳的非线性稳定

以幂函数为试函数，用配点法计算受轴对称分布荷载的夹层扁薄球壳的非线性稳定．夹层壳采用Ｒｅｉｓｎｅｒ模型［１］．当球壳退化为圆板，在均布荷载作用下，本法同幂级数法［２］取得了相同的结果．在相同的精度要求下，本法的幂函数所取项数仅为幂级数法的１／１３。

电流变液夹层圆柱壳声振性能实验研究

本文选用自行配制的硅油基纳米硅粉和淀粉电流变液 (ERF) ,对灌注电流变液的夹层圆柱壳体的隔声性能及声激励结构响应进行了实验研究 ,对不同电流变液在外加电场下的流变现象进行了定性分析和比较 ,分析了外加电场对电流变液夹层圆柱壳体的声和振动的控制效果。实验结果表明 :施加电场后的电流变液夹层圆柱壳体对处于中、高频率的声波没有明显的吸收和阻隔效果 ,但对于由声激励引起的结构振动有明显的控制作用。无论对声传播还是声激振动 ,电流变材料的影响都是随频率变化而变化的。