SH波在正交各向异性功能梯度材料直裂纹处的散射

研究了正交各向异性功能梯度材料中直裂纹对SH波的散射问题,材料两个方向的剪切模量和密度假定为指数模型,通过积分变换-积分方程方法,建立数学模型,化为对偶积分方程,用Copson方法求解对偶积分方程,最后得到动应力强度因子,并且给出了数值算例,讨论了在SH波作用下,裂纹尖端的动应力强度因子与入射波的频率,入射角的关系．

正交各向异性功能梯度材料涂层基底结构的平面断裂问题

利用奇异积分方程方法研究了正交各向异性的功能梯度材料涂层基底结构的平面断裂问题,首先通过积分变换得到问题的形式解,然后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到了一组奇异积分方程,最后利用Gauss-Chebyshev方法进行数值求解,讨论了材料参数、材料非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力强度因子的影响.

正交各向异性功能梯度材料反平面裂纹尖端应力场

采用积分变换 对偶积分方程方法 ,研究了正交各向异性功能梯度材料反平面裂纹问题 .文中假定材料沿两个主轴方向的剪切模量成比例按双参数梯度模型变化 ,通过求解对偶积分方程并考虑变形Bessel函数的渐近特性 ,推导出了裂纹尖端应力场 .最后考察了材料非均匀性及正交性对应力强度因子的影响 .

正交各向异性功能梯度材料Ⅲ型裂纹尖端动态应力场

研究了无限大正交各向异性功能梯度材料Griffith裂纹受反平面剪切冲击作用的问题· 材料两个方向的剪切模量假定为成比例按特定梯度变化· 通过采用积分变换_对偶积分方程方法 ,获得了裂纹尖端动态应力场· 动态应力强度因子计算结果显示

正交各向异性功能梯度材料周期裂纹问题研究

研究了正交各向异性功能梯度材料含平行周期裂纹的平面I型和II型断裂问题.考虑正交各向异性的主轴方向分别为平行和垂直于带的边界,运用Fourier变换,将混合边值问题的求解转化为求解第一类Cauchy奇异积分方程,获得了周期裂纹尖端应力场.结果显示了非均匀材料参数,材料力学性质和裂纹间距对应力强度因子的影响,对功能梯度材料的设计及应用有参考价值.

正交各向异性功能梯度材料反平面断裂力学分析

研究了无限大正交各向异性功能梯度材料含有限长Griffith裂纹受反平面剪切载荷的力学问题.假设剪切模量沿着梯度方向都按双曲函数变化,采用积分变换-对偶积分方程方法,求得了裂纹尖端应力场和应力强度因子,并研究了材料不均匀参数对应力强度因子的影响。结果显示通过增加垂直于裂纹面方向的剪切模量可以抑制裂纹扩展驱动力。

正交各向异性功能梯度材料开口圆柱壳的自由振动分析

区别于一般圆柱壳,开口圆柱壳沿周向是不封闭的,因此具有四个边界,本文根据轴向梁式振动和轴向曲拱振动特性对各种端部与侧边边界条件下的壳体提出统一的位移振型函数,并根据哈密顿原理建立了材料参数与空间坐标相关的正交各向异性开口圆柱壳的动力变分方程,求出了不同材料属性下开敞圆柱壳固有频率与振型解的一般解析表达式,适用于任意边界条件下不同材料的开敞圆柱壳自由振动分析.

正交各向异性功能梯度材料中的运动裂纹

针对无限大正交各向异性功能梯度材料中Yoffe型运动裂纹受反平面剪切载荷的动力学问题,假设材料两个方向剪切模量均采用双参数任意次幂函数模型,采用积分变换-对偶积分方程方法,求得裂纹尖端动态应力场和位移场以及动应力强度因子.借助Matlab软件研究裂纹运动速度和梯度参数以及材料不均匀系数对动应力强度因子的影响.结果显示裂纹尖端应力同均匀材料一样具有奇异性;无量纲动应力强度因子随裂纹运动速度的增大而减小,随梯度参数的增大而增大.

正交各向异性功能梯度圆柱壳的应力分析及材料剪裁

假设正交各向异性功能梯度材料的弹性系数沿圆柱壳的径向按照任意连续函数变化,采用应力函数法和加权残值法导出了圆柱壳在非轴对称载荷作用下应力分析的一种新的数值解.建立了圆柱壳内部应力状态给定时材料剪裁问题的基本方程,提出了实现圆柱壳内部一种特殊的应力分布时所需要的材料弹性系数沿径向变化的解析解.通过数值算例验证了本文所导出的应力分析的数值解的正确性和收敛性,分析了弹性系数沿径向的变化对圆柱壳内部应力分布的影响.数值算例还给出了实现圆柱壳内部环向应力和切应力沿径向均匀分布时功能梯度材料的弹性系数沿径向的三种不同变化形式.所得研究结果可为正交各向异性功能梯度材料圆柱壳的设计提供一定的参考,同时材料剪裁的解析结果也可作为其他数值方法计算结果验证的考题.

正交各向异性功能梯度夹层板的自由振动分析

基于Reissner假设,对四边简支的正交各向异性功能梯度夹层板自由振动问题进行了研究。根据功能梯度芯材与正交各向异性表层的应力状态及本构关系,得出了功能梯度夹层板的运动平衡方程表达式;根据四边简支的边界条件,将挠度与横向剪力用双三角级数展开,得到了功能梯度夹层板固有频率的计算式。算例中采用本文方法对四边简支功能梯度夹层板的固有频率进行了求解,其芯材弹性模量在厚度方向上分别呈线性和幂律分布,并分析了芯材材料属性分布参数、结构跨厚比及面内纵横比对夹层板固有频率的影响,通过与有限元解进行对比,表明所提出的理论方法精确有效。

SH波在正交各向异性功能梯度无限长条中心裂缝处的散射

研究了正交各向异性功能梯度材料无限长条中心裂缝对SH波的散射问题,为方便起见,材料两个方向的剪切模量和密度假定为指数模型.通过Fourier积分变换,将问题转化为对偶积分方程的求解.然后,用Cop-son方法求解对偶积分方程,定义了标准动应力强度因子,通过数值算例,讨论了在SH波作用下,裂缝尖端的标准动应力强度因子与入射波的频率、材料参数之间的关系.

正交各向异性弹性层/功能梯度压电半空间结构中Love波的传播

研究了功能梯度压电半空间上覆盖一层正交各向异性弹性层结构中Love波的传播特性.覆盖层与基底的界面连接方式分别考虑了理想接触和非理想接触2种模式,功能梯度压电半空间的材料性能沿垂直于界面方向以指数函数形式变化.基于推导的频散方程,结合数值算例分析了材料性能梯度变化、正交各向异性材料的切割角度和非理想界面的连接程度对相速度的影响,其结果对功能梯度压电材料的覆层结构在声波器件中的应用具有重要的参考价值.

正交各向异性材料断裂分析的插值型无单元伽辽金比例边界法

插值型无单元伽辽金比例边界法是一种在改进的插值型移动最小二乘法框架下,结合了比例边界法和无单元伽辽金法长处的半解析数值方法。这种方法通过引入比例边界坐标系,只需在求解域的环向上进行数值离散,在径向上采用解析的方法进行计算,处理各向同性材料断裂问题时拥有可观的精度与效率。为进一步发挥这种方法的显著优势并提高其适用性,将插值型无单元伽辽金比例边界法运用于正交各向异性材料断裂分析研究中。最后利用两种不同裂纹形式的数值算例证实了本文方法的有效性与准确性。

正交各向异性蜂窝材料多功能优化设计

以矩形蜂窝为例,介绍了正交各向异性蜂窝填充的夹层蜂窝结构散热性能和散热-承载性能优化设计,给出了正交各向异性蜂窝相关系数的推导过程。从实际应用出发,针对常规以性能乘积形式构造的散热-承载性能指标对散热性能侧重程度的不足,给出了基于2种双层规划模型的非确定性设计方法,得到了旨在强调散热性能设计意图的散热-承载多目标优化问题的有效解集。这种方法对结构敏感参数较多的正交各向异性蜂窝填充结构的多功能优化设计非常有效。最后讨论了不同尺寸效应下的蜂窝最优结构参数。

考虑尺度依赖的平面正交各向异性功能梯度Mindlin板静弯曲模型

基于各向异性修正偶应力理论建立了能够考虑尺度依赖的平面正交各向异性功能梯度板静弯曲模型。模型中引入两个正交材料尺度参数,因此能够分别描述正交方向上不同程度的尺度效应。基于虚功原理推导了平衡方程和边界条件,并以受双向正弦载荷作用的简支板为例分析了尺度效应对板弯曲挠度产生的影响。算例结果表明:基于模型得到的板弯曲挠度总是小于传统一阶剪切板理论给出的结果,即捕捉到了尺度效应;尺度效应在尺度参数与几何尺寸接近时显著,而在几何尺寸远大于尺度参数时消失;此外,功能梯度变化指数和板跨厚比也会对尺度效应产生一定影响。

正交各向异性功能梯度微板的自由振动行为

基于新修正偶应力理论,利用哈密顿原理推导正交各向异性功能梯度Kirchhoff微板的控制微分方程和边界条件,建立微板动力学模型,并利用纳维解法对其进行求解。利用建立的模型,对正交各向异性功能梯度四边简支微板的自由振动和受双向正弦分布横向载荷作用下的弯曲行为进行研究,分析材料各向异性,尺度参数与板厚比以及功能梯度参数对微板挠度、偶应力和前三阶固有频率尺度效应的影响。研究结果表明:应用本文模型求解的微板挠度比经典弹性板理论解的小,而其固有频率比经典弹性板理论解的大;板厚与材料尺度参数比越小,微板挠度、偶应力和固有频率的尺度效应越明显;功能梯度参数对微板挠度、偶应力和固有频率的尺度效应有一定影响;沿2个正交方向的材料尺度参数对微板挠度、偶应力和固有频率的尺度效应影响程度不同。

正交各向异性功能梯度微板弯曲行为尺度效应

为了研究材料参数沿微板厚度方向呈连续梯度变化的正交各向异性功能梯度微板弯曲行为的尺度效应,基于新修正偶应力理论和Kirchhoff弹性板理论,引入2个正交方向的材料特征尺度参数,将正交各向异性功能梯度微板的应力、偶应力、应变和曲率等基本变量描述为位移分量偏导数的表达式,并根据最小势能原理推导微板的平衡方程和边界条件。利用建立的模型,以材料弹性模量、剪切模量和材料特征尺度参数均沿微板厚度方向呈正弦梯度变化的四边简支微板为例,研究微板在双向正弦分布载荷作用下的弯曲行为,分析材料特征尺度参数与板厚比、材料各向异性和功能梯度参数对微板挠度、正应力和偶应力尺度效应的影响,定量标定考虑尺度效应时正交各向异性功能梯度微板结构的临界几何尺寸参数。研究结果表明:应用本文模型求解的微板挠度和正应力总是小于经典弹性Kirchhoff板模型解;板厚与材料尺度参数比值越小,微板挠度和正应力的尺度效应越明显;功能梯度参数对微板挠度、正应力和偶应力的尺度效应有一定影响;沿2个正交方向的特征尺度参数对微板挠度、正应力和偶应力的尺度效应影响程度不同。

二维各向异性功能梯度材料热传导的边界元分析

为分析各向异性功能梯度材料的热传导问题,热传导系数采用指数模型,利用二维傅里叶积分变换和脉冲函数,得到了各向异性功能梯度材料的热传导问题基本解;利用基本解和边界条件,推导出了热传导问题的边界积分方程;将边界积分方程离散得到了边界元公式,进一步给出了内点和边界点上的温度和热流计算公式。最后利用常边界单元方法给出了正方形模型算例,说明了各向异性功能梯度材料具有缓解热应力和耐高温的特点。文中所得基本解可以为采用边界元法研究高温下各向异性功能梯度材料的力学性能提供理论上的支持。

小孔法测量正交各向异性材料残余应力

讨论了小孔法测量正交各向异性材料残余应力。以正交各向异性无限大板孔边应力场解析解为基础，导出了释放应变矩阵计算表达式，并用一个算例验证了该计算式的正确性。

正交各向异性复合材料孔板性能参数识别测点的最优布置

基于静态位移的测量和边界元分析,性能参数识别的问题转化为极小化目标函数的问题,其中目标函数定义为测量位移与边界元计算的位移之差的平方和。求解此优化问题采用Levenberg-Marquardt算法。通过该算法适定性的分析,提出了考虑诸多因素综合影响的优化测点布置的方法。该方法的有效性得到了数值算例的验证,算例结果表明测点布置对正交各向异性复合材料孔板性能参数识别的结果有较大的影响。提出的方法可以找出测点的最优布置,得到令人满意的识别结果。