Nonlocal buckling of embedded magnetoelectroelastic sandwich nanoplate using refined zigzag theory

This paper is concerned with a buckling analysis of an embedded nanoplate integrated with magnetoelectroelastic(MEE) layers based on a nonlocal magnetoelectroelasticity theory. A surrounding elastic medium is simulated by the Pasternak foundation that considers both shear and normal loads. The sandwich nanoplate(SNP) consists of a core that is made of metal and two MEE layers on the upper and lower surfaces of the core made of Ba Ti O3/Co Fe2 O4. The refined zigzag theory(RZT) is used to model the SNP subject to both external electric and magnetic potentials. Using an energy method and Hamilton’s principle, the governing motion equations are obtained, and then solved analytically. A detailed parametric study is conducted, concentrating on the combined effects of the small scale parameter, external electric and magnetic loads, thicknesses of MEE layers, mode numbers, and surrounding elastic medium. It is concluded that increasing the small scale parameter decreases the critical buckling loads.

基于精化锯齿理论的功能梯度夹心微板静弯曲模型

基于精化锯齿理论和新修正偶应力理论,建立了能够准确预测功能梯度夹心微板挠度、位移和应力的静弯曲模型。为了描述微板不同方向上的尺度效应,将两个正交材料尺度参数引入本文模型。以受双向正弦载荷作用的简支板为例,探究了夹心微板弯曲行为中尺度效应对结构刚度的影响。算例结果表明,当微板几何参数与材料尺度参数接近时,基于本文模型所测微板的最大弯曲挠度、局部位移和应力均小于传统精化锯齿理论给出的结果,捕捉到了尺度效应;尺度效应随着微板几何尺寸的增大而逐渐减弱,当微板几何尺寸远大于材料尺度参数时,尺度效应消失。此外,板的跨厚比和功能梯度变化指数也会对尺度效应产生一定影响。

一种预测层合板层间剪应力的新后处理方法

层合板是航空航天领域典型的承力构件,过大的层间应力是导致其分层失效的主要原因。准确的层间应力预测往往依赖于三维平衡方程后处理方法(TPM)。然而,该方法需要计算面内应力的一阶导,使得基于C^(0)型板理论构造的线性单元无法使用TPM计算横向剪应力。本文在三维平衡方程后处理方法的基础上,提出了一种新后处理方法(NPM)。新后处理方法通过虚功等效法消除了三维平衡方程后处理方法中产生的位移参数的高阶导。基于提出的新后处理方法和C^(0)型板理论,仅需使用线性单元就可以预测层合板的横向剪应力。为了验证所提方法的有效性,本文基于修正锯齿理论(RZT)和所提方法构造了一种C^(0)连续的三节点三角形线性板单元。数值算例表明,所提方法和三维平衡方程后处理方法具有相同的计算精度,提出的板单元能够准确高效地预测层合板的横向剪应力。此外,所提方法便于结合现有的有限元商用软件使用,基于商用软件中板壳单元获得的节点位移,使用新后处理方法极易获得准确的层间剪应力。

考虑蜂窝高度效应的蜂窝夹芯板稳定性分析

蜂窝芯层等效弹性参数因受表板影响与其高度紧密相关,而传统蜂窝夹芯板稳定性模型未对其加以考虑。本文基于精化锯齿层合板理论,建立了蜂窝夹芯板稳定性模型。模型借助于解析均匀化方法获取蜂窝芯层等效模量,并因引入该方法而能够反映由蜂窝高度改变引起的蜂窝芯子等效模量变化对屈曲载荷产生的影响,即捕捉到了蜂窝芯子的高度效应。以四边简支蜂窝夹芯方板受单向面内压缩载荷作用为例进行了算例分析。算例结果表明,蜂窝芯子高度效应在蜂窝高度较低时明显,随着蜂窝高度增加,高度效应逐渐减弱。此外,高度效应在蜂窝芯层厚度比例较大时明显,随着蜂窝芯层厚度比例的持续下降,高度效应减弱直至消失。