高阶板理论的无网格弱-强式法(MWS)

基于局部弱式和强式配点相结合的无网格弱-强式法(meshfree weak-strongmethod,MWS)求解中厚板问题.MWS法对问题域使用整体离散节点表征和强形式配点法进行计算,在自然边界条件上或靠近自然边界条件的区域采用局部弱形式Petrov-Galerkin法计算,用移动最小二乘法或径向点插值法来构造形函数,是一种理想的真正无网格法.采用中厚板的高阶理论对弯曲问题和能量误差进行计算.算例结果和对比分析表明,无网格弱-强式法(MWS)可以自然协调处理两类边界条件,计算效率高、数值结果稳定;对计算域采用规则节点布置,其解与弹性力学理论解以及有限元解都吻合很好.

功能梯度中厚圆/环板轴对称弯曲问题的解析解

基于一阶剪切变形板理论,导出了热/机载荷作用下,位移形式的功能梯度中厚圆/环板轴对称弯曲问题的控制方程,获得了问题的位移和内力的一般解析解.作为特例,分别研究了边缘径向固定和可动的夹紧和简支的4种实心功能梯度圆板,给出了它们的解,并分析了热/机载荷作用下解的形态,讨论了横向剪切变形、材料梯度常数和边界条件,对板的轴对称弯曲行为的影响.

基于Lamb波的复合材料结构损伤成像研究

本文基于Lamb波和时频分析方法,提出了一种损伤成像方法,对复合材料结构进行在线的连续监测。首先通过高阶板理论建立了Lamb波在各向异性复合材料层板中随传播角度变化的频散关系,得到Lamb波的理论速度分布,为损伤成像提供基准信息;然后采用小波变换对由压电传感元件激励和接收的Lamb波信号在时频域进行分析,提取特征信息,得到散射波的能量分布;在此基础上通过考虑各向异性对Lamb波传播速度的影响,将散射波的能量分布与各个像素点的对比度关联起来,得到损伤的图像,将损伤的情况可视化。同时建立了原型结构健康监测系统,实验研究表明了本文所提出方法的可应用性和有效性。

正交异性板三维高阶渐近分析的圣维南原理表述和应力边界条件

提出正交异性板的三维高阶渐近分析,其内部区域各阶渐近解为各级精度的二维板理论解,首项与著名的Kirchhoff板理论一致;而其边界层解则分解为半无限板条的平面应变和扭转变形解,因而也缩减为二维边值问题的分析。由Laplace变换方法对边界层半无限板条的分析建立了指数型衰减解的应力边界数据应满足的充分必要条件,此即圣维南原理在板渐近理论研究中的列式或表述。由此导出高阶板理论的应力边界条件,首项时与Kirchhoff板理论缩减的力边界条件一致。

金属梯度多孔夹芯板振动特性分析

金属梯度多孔材料芯层的胞孔壁厚度及半径沿芯层厚度方向逐渐变化,使得芯层的材料参数如密度和弹性模量等逐渐变化;采用金属梯度多孔材料代替传统均质多孔芯层会影响夹芯板的振动特性。基于高阶夹芯板理论且考虑梯度多孔芯层密度和弹性模量的耦合影响,建立了复合材料面层-金属梯度多孔夹芯板的振动方程。分析了3种密度的梯度芯层:单向分布、正梯度对称分布和负梯度对称分布对夹芯板固有频率的影响;最后讨论了3种梯度夹芯板在相同三角脉冲载荷作用下的振动响应。计算结果表明梯度芯层密度对称分布的夹芯板固有频率大于单向分布的夹芯板固有频率。