应用Goodman弹性夹层法对双层组合梁弹性阶段变形的理论分析

将混凝土板与钢梁的接触面模拟成Goodman非线性弹性夹层,用Goodman弹性夹层法分析双层组合梁在弹性工作阶段的滑移及挠度与荷载之间的关系。通过引入边界条件计算出梁在该约束条件下的滑移规律。用有限元软件ANSYS建立2跨双层连续组合梁的空间模型对该方法的准确性进行验证。计算结果表明,当荷载较小时采用解析法和有限元法计算上层混凝土的界面滑移和挠度值非常接近,两者之差小于7%,该解析法对双层梁在弹性阶段的挠度及滑移变形分析是可行的。

基于改进傅里叶级数的黏弹性夹层板动力问题的数值算法研究

本文提出了一种基于改进傅里叶级数的新型数值算法,用于求解任意边界条件下黏弹性夹层板的自由振动特性。该算法利用一阶剪切理论建立面外位移场,采用改进的傅里叶级数拟合位移容许函数,结合Rayleigh-Ritz法计算动能和势能,并利用Hamilton变分原理得到振动特征矩阵方程。计算结果表明,无论是梁式板结构还是各种边界条件下的夹层板结构,该算法得到的自振频率和损耗因子与解析解、2D有限元解、数值计算法和ABAQUS有限元软件等计算结果相比,误差均不超过1%,计算效率提高了10倍,并且克服了传统方法只能求解特定边界下振动问题的局限性。本文建立的方法具有收敛性好、计算效率高和适应性强等特点。

多级线圈驱动的磁流变弹性体夹层梁结构设计与实验

梁结构存在于建筑桥梁、飞机壁板等多种工程中,由于其低刚度、低阻尼特性,易产生低频大幅振动,造成结构疲劳损伤甚至破坏。针对传统夹层梁的结构参数固定、自适应性差等问题,提出基于磁流变弹性体的磁控智能夹层梁结构,能够在磁场作用下根据外界激励的变化,自适应调整结构的刚度和阻尼,实现振动的有效抑制。首先,针对传统夹层梁磁场施加困难、在空气中磁场衰减大等问题,提出内置多级线圈驱动的磁控夹层梁结构;其次,基于磁流变弹性体材料特性,分析了器件减振机理。最后,通过COMSOL仿真对磁控夹层梁进行磁场仿真,发现在3 A电流的作用下夹层梁的一阶固有频率由6.22 Hz变为9.16 Hz,阻尼比增大64.4%,验证了磁流变弹性体夹层梁的变刚度、变阻尼特性。通过多个频率激励实验验证了内置多级线圈驱动的磁控夹层梁的宽频隔振性能。

六参数一般弹性约束FGM夹层梁的自由振动和屈曲特性

应用微分求积法(DQM)数值研究了六参数一般弹性约束边界下Winkler-Pasternak弹性地基上功能梯度材料(FGM)夹层梁的自由振动和屈曲特性。考虑夹层梁由3层组成,中间芯层分别为陶瓷单相(硬芯)、陶瓷-金属复合(FGM芯)、金属单相(软芯)材料这三类夹芯,采用Voigt混合幂率模型来表征FGM层的材料属性沿梁厚的梯度连续变化,梁两端的一般弹性约束边界由3组线性弹簧模拟。基于Timoshenko梁理论,在Hamilton体系下统一建立该系统静动态力学分析模型的控制方程并导出边界条件。通过编写DQM计算程序获得FGM夹层梁的自由振动响应,基于屈曲和振动这两种静动态力学行为之间的二元耦联性解耦求解临界屈曲载荷。通过算例主要探究了梁边界弹簧刚度、层厚比、夹芯类型、材料组分梯度指标、跨高比、弹性地基刚度等因素对FGM夹层梁自由振动和屈曲特性的影响。结果表明:该文分析方法行之有效,数值结果可靠精确;静力屈曲解耦求解过程极大简化;与各种典型边界梁相比,该六参数力学模型具有明显的普适优越性。

应激系统理论干预对主动脉夹层术后情绪状态和心理弹性的影响

目的:分析基于应激系统理论的干预对主动脉夹层患者术后情绪状态和心理弹性的影响。方法:将2021年12月-2022年12月于某院接受手术治疗的98例主动脉夹层患者依据随机数字表法分为两组。对照组49例术后予以常规临床干预,研究组49例术后在此基础上予以基于应激系统理论的干预。比较两组干预前后的情绪状态、心理弹性、社会支持、主观幸福感及生存质量。结果:干预后研究组的焦虑自评量表(SAS)、抑郁自评量表(SDS)评分低于对照组(t=-8.020,-10.104;P<0.05);干预后研究组心理弹性量表(CD-RISC)中坚韧、自强、乐观评分高于对照组(t=6.887,8.137,7.658;P<0.05);干预后研究组社会支持评定量表(SSRS)中客观支持、主观支持、支持利用度评分高于对照组(t=5.450,6.458,7.813;P<0.05);干预后研究组总体幸福感量表(GWS)中对生活的满足和兴趣、忧郁或愉快心境、精力、对健康的担忧、对情感和行为的控制、松弛和紧张评分高于对照组(t=7.494,11.224,7.991,8.002,7.160,4.629;P<0.05);干预后研究组生存质量测定量表(WHOQOL-BREF)中生理、心理、社会关系及环境评分高于对照组(t=7.498,5.512,10.638,7.877;P<0.05)。结论:基于应激系统理论的干预对主动脉夹层术后患者干预效果显著,可有效改善患者的情绪状态,提升其心理弹性水平及社会支持水平,提高其主观幸福感及生存质量。

弹性地基上非对称多孔功能梯度材料夹层板的自由振动

基于精细剪切变形理论研究了弹性地基上的非对称孔隙功能梯度材料(functionally graded material, FGM)夹层板的自由振动。结合该理论提出了一种新的非对称多孔FGM夹层板在弹性地基上的自由振动模型,且该模型只包含四个未知变量。控制方程是通过Hamilton原理建立的,并通过Navier法获得了其在四边简支下的固有频率。将模型退化为无弹性地基的非对称FGM夹层板以验证模型的准确性。最后详细讨论了参数变化对弹性地基上的非对称多孔FGM夹层板的自由振动行为的影响。研究发现,在不同的弹性系数下,非对称多孔FGM夹层板的固有频率会随着边厚比的增加而增加,而体积分数指数的增加对于不同弹性系数下的非对称多孔FGM夹层板的固有频率有不一样的变化。

血浆可溶性弹性蛋白片段对急性主动脉夹层早期诊断的价值

目的 探讨血浆可溶性弹性蛋白片段(SELAF)对急性主动脉夹层(AAD)早期诊断的价值。方法 回顾性选取2021年1月至2023年5月在舟山医院急诊科就诊的40例AAD患者为研究对象,检测所有患者发病6、12、24 h血浆SELAF和D-二聚体水平,采用ROC曲线分析上述指标诊断AAD的效能。结果 发病6、12、24 h血浆SELAF水平诊断AAD的AUC分别为0.978、0.983、0.994,灵敏度分别为1.000、0.926、0.931,特异度分别为0.857、1.000、1.000;而发病6、12、24 h血浆D-二聚体水平诊断AAD的AUC分别为0.913、0.923、0.981,灵敏度分别为1.000、0.778、0.931,特异度分别为0.857、0.923、1.000。结论 血浆SELAF对早期AAD具有一定的诊断价值,其在发病24 h内的诊断效能优于D-二聚体。

聚脲弹性体复合夹层结构的防爆性能

应用LS–DYNA有限元软件,对聚脲弹性体复合夹层结构在0.5 kg炸药(TNT)爆炸载荷作用下的动态响应过程进行数值模拟。研究了复合夹层结构厚度和质量固定条件下聚脲弹性体夹层厚度对复合夹层结构抗爆性能的影响。分析了不同聚脲弹性体夹层厚度对复合夹层结构变形的影响,并分析了聚脲弹性体夹层的吸波和吸能特性。结果表明,在爆炸载荷作用下,当复合夹层结构总厚度固定时,随着聚脲弹性体夹层厚度的减小,复合夹层结构的抗爆性能先增大后减小,当钢板与聚脲弹性体夹层厚度比为1.4∶1.2∶1.4时,变形的整体性最好,其抗爆的潜力最大,其冲击波衰减率最大为85.6%,能量吸收效果也最好,其综合抗爆能力较好;在质量固定条件下,随着聚脲弹性体夹层厚度的增加,其抗爆能力先增大后减小,当钢板与聚脲弹性体夹层厚度比为0.903∶3.5∶0.903时,其变形和能量吸收效果最好,冲击波衰减率最大为81.87%,其综合抗爆能力较好。

磁流变弹性体夹层梁的振动响应特性实验研究

设计和制备了基于磁流变弹性体材料的夹层结构梁,对所制备的磁流变弹性体夹层梁的振动响应特性进行了实验测试和分析。实验结果显示,在外加磁场作用下,磁流变弹性体夹层梁的振动响应幅值和固有频率将发生改变,具有减幅和移频特性。表明磁流变弹性体材料在磁场控制下,能改变夹层梁的振动响应特性,可实现对柔性梁的实时振动控制。

弹性介质中平面SH波通过弹性夹层时的传播特性

运用波的传播理论及Snell定律研究了平面SH波通过弹性层状介质时的传播特性,求得波动方程的解析解,在此基础上,利用数值计算绘出了反射﹑透射系数与介质参数及入射角的关系曲线。结果表明,透射系数不仅与介质参数有关,而且与夹层厚度和入射角有关,严格控制夹层厚度和入射角可获得满意的隔振效果,为屏障隔振理论在工程中的应用提供了理论基础。

蜂窝夹层结构等效弹性常数的多步三维均匀化数值计算分析

基于三维均匀化方法并结合有限元技术,计算三维蜂窝夹层板的等效弹性常数。首先把三维蜂窝夹芯看成由实体与空洞两相材料组成的复合材料结构,建立单胞有限元模型,计算宏观等效弹性常数,通过与其它计算方法相比较,验证了三维均匀化方法的有效性;在此基础上考虑上下面板,运用直接、二次及多步均匀化方法计算三维蜂窝夹层板的整体等效弹性常数,并与工程计算方法比较,结果表明三维均匀化方法的可靠性。

船体结构粘弹性夹层阻抑振动波传递特性研究

基于波动理论分析了含粘弹性材料夹层的船体板架中振动波传递特性,给出粘弹性夹层对弯曲波的隔声量公式.同时将粘弹性夹层引入转角含阻振质量的典型船舶L型结构中,通过多次构造阻抗失配有效地阻断船体振动噪声主分量的传递.在此基础上,将这种复合隔振技术引入到动力舱段声学设计中并开展相应的数值实验.结果表明:粘弹性夹层对船体结构波具有较强的阻抑作用,夹层隔振性能随其杨氏模量降低及尺度增加而增大,夹层杨氏模量对隔声量的影响较其尺度更为显著,在刚性隔振基础上联合应用较小尺度的聚氨酯夹层可显著增加隔振效果并有效拓宽了隔振频带,具有较高的效费比.

粘弹性几何非线性夹层梁动响应分析

本文选用考虑横向剪切效应的退化梁单元，引入几何非线性假设，对具粘弹性阻尼层的夹层梁动响应及其衰减效果进行了研究。

粘弹性阻尼夹层板动力特性分析及其试验研究

本文在数值计算和试验的基础上研究了阻尼夹层板的动态特性和振动响应计算方法。在小变形线弹性理论的基础上,构造了阻尼夹层板单元。将三层板都看成Mindlin板单元,以各层的中面为坐标平面建立局部坐标系来建立有限元模型,考虑了偏心阵的作用,大大简化了计算程序。粘弹性采用常复数模型,用求解复特征值的方法求得了其固有频率和损耗因子。在此基础上编制了相应的有限元计算程序,进行了较详细的数值计算与分析,并讨论了粘弹性阻尼层的厚度、模量、损耗因子对结构动力特性的影响,得到了有工程应用价值的一些结论。同时分别对单层铝板、自由阻尼层板和约束阻尼层板进行了模态试验和响应试验,识别了结构的阻尼,验证了理论计算的正确性。本文还给出了阻尼夹层板结构动力响应的一种近似计算方法:将粘弹性材料看成完全弹性的材料,将粘弹性材料的阻尼以比例阻尼的形式给出,利用试验得出或估算公式给出结构模态阻尼,采用直接积分法求解。计算了简谐激励下的响应,并与实测的结果进行了比较分析。结果表明了该计算方法的合理性,为工程近似计算提供了一种简便的计算方法。

弹性约束下Timoshenko夹层梁的热屈曲行为研究

综合考虑构件轴线伸长和1阶横向剪切变形等条件下,建立横向受热作用且周围有弹性支承约束的夹层梁几何非线性精确数学模型。利用打靶法数值方法获得了两端转角弹簧与横向弹性地基共同约束时夹层梁的静态热过屈曲数值解。改变梁端转角弹簧刚度,获得不同的临界屈曲温度;当改变夹层梁物性参数时,给出平均升温参数与水平轴向压力之间的关系曲线;当两端转角弹簧刚度和弹性地基刚度同时给定时,分析非均匀升温参数与夹层梁热过屈曲和热弯曲组合变形之间的关系。

以气凝胶为夹层的复合结构抗弹性能研究

对气凝胶分别与防弹纤维、SiC/Al复合材料和陶瓷组成的复合靶板进行靶试试验,研究气凝胶作为夹层时复合结构的抗弹性能。结果表明:当防弹纤维后面加上气凝胶夹层后,强度较低的气凝胶夹层使防弹纤维面板的变形有了很大的扩展空间,复合靶板吸收弹头动能的能力大幅提高,同时可以有效防止弹头的非贯穿性伤害。SiC/Al复合材料后面加上气凝胶夹层后,复合靶板的抗弹性能提高不明显,但可以大幅提高复合材料受到冲击后的完整性。当气凝胶作为夹层放置在陶瓷面板后面时,陶瓷面板由于没有足够的支撑作用而发生弯曲破坏,反而导致整个复合结构的防弹能力降低。

类桁架夹层板的等效弹性常数研究

从应变能等效出发,将具有周期性分布的夹层板的类桁架夹芯与各向异性连续材料等效,给出了相应的宏观等效弹性常数,进而用有限元方法计算了实际夹层板和等效夹层板的结构响应,用一个算例证明了该文方法的有效性.通过对类桁架夹芯的等效弹性常数的计算,结果表明该文方法可以得到较为准确的等效弹性常数,且较其它类型的均匀化方法大大降低了计算量.

基于有限元的波纹夹层板弹性和热性能等效方法研究

采用有限元分析法对波纹夹层板的代表体单元模型施加位移约束,模拟弯曲变形时线性独立的应变分量,提取弯曲内力。根据夹层板内力与应变的本构关系,求出刚度矩阵。最后考虑温度对弹性常数的影响,得出随温度变化的宏观等效弹性常数。同样,采用有限元方法对不同温度下夹层板热膨胀系数进行等效。对不同温度下等效前后模型的弯曲响应进行比较,误差在4%以内,验证了该方法的有效性。

考虑芯层横向变形的粘弹性复合材料夹层板结构的声振特性分析

夹层板结构具有很高的比强度和比刚度。若芯层采用粘弹性阻尼材料,夹层板结构还具有良好的隔振和隔声特性,因此在工程结构中得到广泛应用。以往的夹层板理论大多忽略了芯层的横向正应变和横向正应力,在分析芯层较厚的夹层板或者夹层结构的高频振动问题时由于不能体现芯层的横向压缩变形,往往显得不够合理。针对这一不足,构造了一个复合材料夹层板单元:夹层板的上下面板采用基于一阶剪切变形理论的Mindlin假定以及层合板理论进行分析;采用文献[6,7]中提出的Timoshenko层合厚梁理论构造了单元每边的转角和剪应变场,消除了Mindlin板单元当板厚变小时的剪切锁死问题;假定芯层的位移沿厚度方向线性变化,并用上下面板的自由度表示,最终形成以上下面板自由度表示的系统总的运动方程。该单元不仅考虑了芯层的横向剪切变形,还考虑了芯层的横向压缩变形。数值计算结果表明:无论对于静力问题、动力问题还是声辐射等问题,考虑芯层的横向压缩变形是合理的,也是有必要的。

矩形夹层板的非线性磁弹性随机振动

以表层较薄、夹心较软的四边简支矩形夹层板为研究对象,分析其在磁场环境中的非线性磁弹性随机振动问题。根据板壳磁弹性基本理论、夹层板的弯曲振动理论、连续体的随机振动理论,利用伽辽金积分法得到了在电磁场中受横向随机载荷作用时四边简支矩形夹层板的非线性磁弹性随机振动方程;并利用FPK方程法解出了四边简支矩形夹层板非线性随机振动位移响应和速度响应的方差、位移响应和速度响应的概率密度等多个数字特征。最后针对具体算例,通过数值模拟讨论了电磁参数、功率谱密度参数、板的几何尺寸的变化对各数字特征的影响。由数值模拟结果可知,调节随机激励、磁场强度、板的几何尺寸的大小能有效地控制结构随机振动产生振动位移的概率。