热载荷作用下S型功能梯度铝-氧化锆复合梁的非线性力学行为

1

作者 马连生 甘勇天 《应用力学学报》 北大核心 2025年第2期378-387,共10页

研究了热载荷作用下对称和非对称S型功能梯度(sigmoid functionally graded materials,S-FGM)梁的过屈曲和弯曲问题,并通过计算结果,分析了两类S型功能梯度梁之间以及S型功能梯度梁与普通功能梯度梁之间力学行为的差异。设梁材料组份沿... 研究了热载荷作用下对称和非对称S型功能梯度(sigmoid functionally graded materials,S-FGM)梁的过屈曲和弯曲问题,并通过计算结果,分析了两类S型功能梯度梁之间以及S型功能梯度梁与普通功能梯度梁之间力学行为的差异。设梁材料组份沿厚度方向的分布满足sigmoid律,而梁厚度方向上的温度变化用一维热传导方程进行描述且满足sigmoid律。首先利用能量原理推导了功能梯度梁的平衡方程和边界条件;然后利用打靶法对不同边界条件下S-FGM梁的平衡路径进行了数值求解,基于数值结果探究了边界条件、组分材料的分布形式以及外载荷等因素对S-FGM梁力学行为的影响。结果表明:热载荷作用下两端固定夹紧对称和非对称S-FGM梁均发生分支屈曲,而两端固定简支S-FGM梁则是热弯曲(均匀热载荷下对称分布梁除外);梯度指数和上下表面温升比对S-FGM梁的弯曲、屈曲和过屈曲行为有重要影响,而梯度指数和上下表面温升比对两类夹紧S-FGM梁屈曲和过屈曲行为的影响有明显的不同。 展开更多

关键词 铝-氧化锆复合材料 热载荷 打靶法 弯曲 过屈曲

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径向压力作用下功能梯度圆板的过屈曲 被引量：12

2

作者 马连生 赵永刚 杨静宁 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2006年第4期158-161,共4页

基于经典非线性板理论,研究了功能梯度圆板在均匀的径向压力作用下的轴对称过屈曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向,并呈成分含量的幂指数函数形式变化.推导了问题的控制方程,并用打靶法对其进行数值求解.利用数值结果考察了梯... 基于经典非线性板理论,研究了功能梯度圆板在均匀的径向压力作用下的轴对称过屈曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向,并呈成分含量的幂指数函数形式变化.推导了问题的控制方程,并用打靶法对其进行数值求解.利用数值结果考察了梯度材料性质以及边界条件对板过屈曲行为的影响.结果表明,功能梯度板的过屈曲行为与各向同性均匀板有很大区别,材料的梯度性质和边界条件都对其有重要影响. 展开更多

关键词 功能梯度材料 过屈曲 圆板 打靶法

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功能梯度圆板的轴对称非线性分析——大挠度问题 被引量：9

3

作者 马连生 赵永刚 杨静宁 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2004年第6期139-142,共4页

基于经典非线性板理论,研究了功能梯度圆板在热、机械等载荷作用下的轴对称非线性弯曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向变化,是体积分数的幂指数函数.推导了问题的控制方程,并用打靶法对其进行数值求解.利用数值结果考察了梯度... 基于经典非线性板理论,研究了功能梯度圆板在热、机械等载荷作用下的轴对称非线性弯曲问题.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向变化,是体积分数的幂指数函数.推导了问题的控制方程,并用打靶法对其进行数值求解.利用数值结果考察了梯度材料性质、载荷条件以及边界条件对板弯曲行为的影响. 展开更多

关键词 功能梯度材料(FGM) 非线性弯曲 热机械联合载荷 打靶法

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面内热载荷作用下功能梯度梁热过屈曲精确解 被引量：8

4

作者 马连生 张璐 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第1期164-167,共4页

基于非线性经典梁理论和物理中面的概念,推导面内热载荷作用下功能梯度梁过屈曲问题的基本方程.将两个非线性方程化简为一个关于横向挠度的四阶非线性积分-微分方程.该方程与相应的边界条件构成微分特征值问题.直接求解该问题,得到功能... 基于非线性经典梁理论和物理中面的概念,推导面内热载荷作用下功能梯度梁过屈曲问题的基本方程.将两个非线性方程化简为一个关于横向挠度的四阶非线性积分-微分方程.该方程与相应的边界条件构成微分特征值问题.直接求解该问题,得到功能梯度梁热过屈曲构形的闭合形式精确解,这个解是外加热载荷的函数.精确解显式地描述梁过屈曲后的非线性平衡路径,通过它可以更深刻地理解功能梯度梁的非线性变形现象.为了考察材料梯度和面内载荷的影响,给出一些数值算例,讨论梁在面内热载荷作用下的过屈曲行为.数值结果显示,面内热载荷作用下,材料性质介于陶瓷和金属之间的功能梯度梁,其挠度也在陶瓷和金属梁挠度之间. 展开更多

关键词 功能梯度材料梁 精确解 过屈曲 面内热载荷

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基于物理中面FGM简支梁的弯曲行为 被引量：7

5

作者 马连生 牛牧华 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期589-593,共5页

基于一阶非线性梁理论,利用物理中面概念导出了FGM梁的基本方程,分析了热载荷作用下简支FGM梁的弯曲行为。当坐标面置于功能梯度材料(FGM)梁的物理中面上时,其本构方程中,面内力与弯矩并不耦合,使得问题的控制方程以及边界条件得以简化... 基于一阶非线性梁理论,利用物理中面概念导出了FGM梁的基本方程,分析了热载荷作用下简支FGM梁的弯曲行为。当坐标面置于功能梯度材料(FGM)梁的物理中面上时,其本构方程中,面内力与弯矩并不耦合,使得问题的控制方程以及边界条件得以简化。分析中假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向、并按成分含量的幂指数形式变化;利用打靶法数值地求解了所得方程。数值结果表明:热载荷作用下,夹紧FGM梁发生过屈曲变形,而简支梁则发生较为复杂的热弯曲变形;在同一热载荷作用下,简支FGM梁将会产生三种构形问题;剪切变形对夹紧FGM梁的热变形影响比简支梁更明显。 展开更多

关键词 功能梯度材料(FGM) 物理中面 热弯曲 梁 打靶方法

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功能梯度材料圆(环)板的屈曲分析 被引量：7

6

作者 马连生 赵永刚 《甘肃工业大学学报》 CAS 北大核心 2003年第4期140-143,共4页

基于经典板理论,推导了功能梯度材料圆形板在边界面内均布压力作用下的轴对称屈曲方程.假设功能梯度材料性质沿板厚度方向按成分含量百分比的幂指数形式连续变化,用打靶法求解所得方程,得到了功能梯度材料圆(环)板的临界屈曲载荷,并分... 基于经典板理论,推导了功能梯度材料圆形板在边界面内均布压力作用下的轴对称屈曲方程.假设功能梯度材料性质沿板厚度方向按成分含量百分比的幂指数形式连续变化,用打靶法求解所得方程,得到了功能梯度材料圆(环)板的临界屈曲载荷,并分析了材料的梯度性质、内外半径比以及边界条件对板临界载荷的影响. 展开更多

关键词 功能梯度材料 圆形板 轴对称屈曲方程 打靶法 临界屈曲载荷

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不同理论下圆板特征值之间的解析关系 被引量：5

7

作者 马连生 王铁军 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2006年第3期253-259,共7页

基于经典板理论(CPT)、一阶剪切变形板理论(FPT)以及Reddy三阶剪切变形板理论(RPT)之间,圆板轴对称特征值问题在数学上的相似性,研究了不同理论之间圆板特征值间的解析关系.将特征值问题的求解转化为代数方程的求解,并导出了不同理论之... 基于经典板理论(CPT)、一阶剪切变形板理论(FPT)以及Reddy三阶剪切变形板理论(RPT)之间,圆板轴对称特征值问题在数学上的相似性,研究了不同理论之间圆板特征值间的解析关系.将特征值问题的求解转化为代数方程的求解,并导出了不同理论之间圆板特征值的显式精确解析关系.从而,只要已知圆板特征值(临界屈曲载荷和固有频率)的经典结果,便很容易从这些解析关系中得到一阶和三阶理论下圆板特征值的相应结果,这便于工程应用,同时也可检验一阶和三阶理论下板特征值的数值结果的有效性、收敛性以及精确性等问题. 展开更多

关键词 经典板理论 剪切变形板理论 特征值 屈曲 固有频率

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经典梁热过屈曲问题的解析解 被引量：3

8

作者 马连生 顾春龙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期372-375,451,共4页

基于非线性经典梁理论,建立了控制轴向和横向变形的基本方程,将两个非线性方程化简为一个关于横向挠度的四阶非线性积分-微分方程。对于本文所考虑的三类边界条件,该方程与相应的边界条件构成了微分特征值问题;直接求解该问题,得到热过... 基于非线性经典梁理论,建立了控制轴向和横向变形的基本方程,将两个非线性方程化简为一个关于横向挠度的四阶非线性积分-微分方程。对于本文所考虑的三类边界条件,该方程与相应的边界条件构成了微分特征值问题;直接求解该问题,得到热过屈曲构形的解析解,该解是外加热载荷的函数。为考察热载荷以及边界条件的影响,根据得到的解析解给出了一些数值算例,讨论了梁过屈曲行为的性质。本文得到的解析解可用于验证或改进各类近似理论和数值方法。 展开更多

关键词 经典梁理论 面内热载荷 过屈曲 解析解 非线性积分-微分方程

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经典理论与一阶理论之间简支梁特征值的解析关系 被引量：3

9

作者 马连生 欧志英 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期447-449,共3页

利用Euler-Bernoulli梁理论(EBT)和Timoshenko梁理论(一阶理论,TBT)之间,梁的特征值问题在数学上的相似性,研究了不同梁理论之间特征值的关系。将特征值问题的求解转化为一个代数方程的求解,并导出了不同梁理论之间梁的特征值之间的精... 利用Euler-Bernoulli梁理论(EBT)和Timoshenko梁理论(一阶理论,TBT)之间,梁的特征值问题在数学上的相似性,研究了不同梁理论之间特征值的关系。将特征值问题的求解转化为一个代数方程的求解,并导出了不同梁理论之间梁的特征值之间的精确解析关系。因此,只要已知梁的经典结果(临界载荷和固有频率),便很容易从这些关系中获得一阶梁理论下的相应结果。这些解析结果清楚地显示了横向剪切变形对经典结果影响的本质特点。另外,从这些关系中获得的含有剪切变形影响的结果,可以用于检验一阶理论下梁特征值数值结果的有效性、收敛性以及精确性等问题。 展开更多

关键词 Euler—Bernoulli梁理论 TIMOSHENKO梁理论 解析关系 特征值

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基于物理中面FGM经典梁的非线性力学行为 被引量：2

10

作者 马连生 牛牧华 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2010年第5期163-167,共5页

利用物理中面概念,基于经典非线性梁理论,导出FGM梁的基本方程,分析研究热载荷作用下FGM梁的过屈曲、弯曲以及在这些构形上的振动等问题.假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向,并按成分含量的幂指数函数形式变化.利用打靶法数值地求解所... 利用物理中面概念,基于经典非线性梁理论,导出FGM梁的基本方程,分析研究热载荷作用下FGM梁的过屈曲、弯曲以及在这些构形上的振动等问题.假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向,并按成分含量的幂指数函数形式变化.利用打靶法数值地求解所得方程.数值结果表明:热载荷作用下,FGM夹紧梁发生过屈曲变形,而简支梁则发生较为复杂的热弯曲变形;热载荷作用下,FGM夹紧梁和简支梁的动态行为也有明显区别. 展开更多

关键词 功能梯度材料(FGM) 物理中面 过屈曲 弯曲 振动

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剪切变形对FGM圆板轴对称屈曲的影响 被引量：2

11

作者 马连生 欧志英 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期129-131,共3页

基于一阶剪切变形板理论 ,推导了功能梯度材料圆形板在边界面内均布压力作用下的轴对称屈曲方程。在推导过程中 ,忽略了前屈曲耦合变形。利用一阶板理论与经典板理论屈曲方程之间在数学形式上的相似性 ,得到了一阶板理论下功能梯度材料... 基于一阶剪切变形板理论 ,推导了功能梯度材料圆形板在边界面内均布压力作用下的轴对称屈曲方程。在推导过程中 ,忽略了前屈曲耦合变形。利用一阶板理论与经典板理论屈曲方程之间在数学形式上的相似性 ,得到了一阶板理论下功能梯度材料圆板与经典板理论下均匀圆板临界屈曲载荷之间的解析关系。利用这个解析关系 ,可以直接从已有的较为简单的经典理论的结果 ,获得一阶板理论下功能梯度材料板的临界屈曲载荷。 展开更多

关键词 功能梯度材料 剪切变形 FGM圆板 一阶板理论 屈曲变形

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机械载荷作用下功能梯度梁的过屈曲分析 被引量：3

12

作者 马连生 贾金政 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2020年第3期160-164,共5页

基于一阶剪切变形梁理论,对轴向载荷作用下的功能梯度梁的过屈曲行为进行了研究.推导出功能梯度梁非线性静态问题的基本方程、并求得梁过屈曲的精确解.该精确解显式地给出了梁的过屈曲变形与外载荷的非线性关系.根据所得结果,考察了外... 基于一阶剪切变形梁理论,对轴向载荷作用下的功能梯度梁的过屈曲行为进行了研究.推导出功能梯度梁非线性静态问题的基本方程、并求得梁过屈曲的精确解.该精确解显式地给出了梁的过屈曲变形与外载荷的非线性关系.根据所得结果,考察了外载荷、材料性质、长细比以及不同的边界条件等因素对功能梯度材料梁过屈曲行为的影响.结果表明,梯度材料性质、横向剪切变形以及不同边界条件对功能梯度材料梁的过屈曲特性均有显著影响. 展开更多

关键词 一阶剪切变形梁理论 功能梯度材料 过屈曲 轴向载荷 精确解

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纵横向载荷作用下经典梁非线性静态响应的精确解 被引量：3

13

作者 马连生 李靓君 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2017年第5期157-161,共5页

导出了纵横向载荷作用下,梁非线性静态问题的精确解.利用非线性经典梁理论,推导出梁非线性静态问题的基本方程,得到的控制方程是一个关于挠度的非线性积分-微分方程.直接求解该方程,得到梁非线性静态变形闭合形式的解,这个解显式地给出... 导出了纵横向载荷作用下,梁非线性静态问题的精确解.利用非线性经典梁理论,推导出梁非线性静态问题的基本方程,得到的控制方程是一个关于挠度的非线性积分-微分方程.直接求解该方程,得到梁非线性静态变形闭合形式的解,这个解显式地给出梁的变形与外载荷之间的非线性关系.为考察载荷以及边界条件的影响,根据得到的解析解给出一些数值算例,并讨论梁不同阶屈曲模态下非线性静态响应的一些性质.结果表明:对应于参数λ的不同取值区间,梁的轴向载荷-挠度曲线有不同的解支;对应于参数λ的同一取值区间,梁分别对应两个不同的屈曲模态. 展开更多

关键词 静态响应 纵横向载荷 精确解 屈曲模态 经典梁理论

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极正交各向异性环板的热屈曲 被引量：1

14

作者 马连生 李世荣 赵永刚 《甘肃工业大学学报》 2000年第3期108-112,共5页

基于 Von Karman薄板大挠度理论 ,通过位移形式的控制方程 ,分析和讨论了极正交各向异性环板的热屈曲问题 .考察了材料弹性常数和热膨胀系数以及不同温度场对板的临界温度以及过屈曲行为的影响 。

关键词 极正交各向异性环板 临界温度 打靶法 热屈面 复合材料

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FGM梁稳定性分析的DQ法

15

作者 马连生 徐刚年 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2011年第2期164-167,共4页

用DQ方法研究热荷载作用下功能梯度梁的稳定性问题.基于三阶剪切变形理论,采用能量原理推导梁屈曲问题的基本方程,采用DQ方法对所得基本方程和边界条件进行离散处理.数值求解固支边界条件下功能梯度梁的临界屈曲热载荷,并得到临界屈曲... 用DQ方法研究热荷载作用下功能梯度梁的稳定性问题.基于三阶剪切变形理论,采用能量原理推导梁屈曲问题的基本方程,采用DQ方法对所得基本方程和边界条件进行离散处理.数值求解固支边界条件下功能梯度梁的临界屈曲热载荷,并得到临界屈曲热载荷随梯度参数的变化曲线.三阶理论的方程很容易退化为一阶理论和经典理论下相应的方程.结果表明:长细比一定时,梁的临界载荷都随着梯度参数的增大而增大;临界屈曲载荷随着细长比的增大而增大. 展开更多

关键词 FGM梁 DQM 高阶理论 屈曲 临界热载荷

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前屈曲耦合变形时功能梯度圆板的屈曲行为

16

作者 马连生 杨帆 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2010年第1期164-167,共4页

基于经典板非线性理论,给出功能梯度板临界载荷的耦合前屈曲二级线性理论.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向,并按成分百分比的幂指数函数形式变化.推导问题的基本理论方程,分析指出前屈曲耦合变形对功能梯度板稳定性有着不可忽略的... 基于经典板非线性理论,给出功能梯度板临界载荷的耦合前屈曲二级线性理论.假设功能梯度材料性质只沿板厚度方向,并按成分百分比的幂指数函数形式变化.推导问题的基本理论方程,分析指出前屈曲耦合变形对功能梯度板稳定性有着不可忽略的影响并给出不同外因素作用下是否会发生屈曲现象的判断方法.研究结果表明,对于有耦合挠度的功能梯度板的失稳问题,现行求解临界力的方法可能给出完全不真实的解.原则上要按非线性或本文给出的二级理论求解,须计及耦合前屈曲及边界条件的影响. 展开更多

关键词 前屈曲耦合变形 二级线性理论 屈曲 功能梯度材料

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功能梯度中厚圆/环板轴对称弯曲问题的解析解 被引量：16

17

作者 王铁军 马连生 石朝锋 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期348-353,共6页

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... 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. 展开更多

关键词 功能梯度材料 厚圆/环板 弯曲 剪切变形 高阶板理论 材料力学

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硫酸钠盐渍土击实特性与压实度评价试验研究 被引量：12

18

作者 文桃 米海珍 +1 位作者 马连生 应赛 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3455-3462,3471,共9页

合理的压实度对减小硫酸盐渍土地基的盐胀和溶陷病害具有重要意义。为探讨硫酸盐渍土的击实特性、击实后的微结构特征以及合理的压实度评价方法,对不同试样制备条件下的硫酸盐渍土进行了击实试验和电镜扫描。结果表明,硫酸盐渍土的击实... 合理的压实度对减小硫酸盐渍土地基的盐胀和溶陷病害具有重要意义。为探讨硫酸盐渍土的击实特性、击实后的微结构特征以及合理的压实度评价方法,对不同试样制备条件下的硫酸盐渍土进行了击实试验和电镜扫描。结果表明,硫酸盐渍土的击实特性和击实后的微结构特征与土中硫酸钠的状态密切相关:硫酸钠溶液具有润滑性,其含量的增加能显著提高硫酸盐渍土的击实性能,击实后,试样的土团粒主要呈表面光滑的薄层状,土体为流纹状镶嵌结构;而十水硫酸钠具有支架作用,其含量的增加使硫酸盐渍土的击实性能大幅降低,击实后,试样的土团粒呈浑圆状、粒径很小,土体为网状架空结构。根据这一新认识,进一步分析了试样制备方法和闷料时间对硫酸盐渍土压实度的影响,并给出了相应的压实度评价建议。该研究成果可为硫酸盐渍土压实度的合理评价提供理论依据,对硫酸盐渍土地基的辗压施工工艺具有参考价值。 展开更多

关键词 硫酸盐渍土 击实特性 压实度 微结构特征

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石灰改良黄土状硫酸盐渍土强度的影响因素研究 被引量：14

19

作者 文桃 米海珍 +1 位作者 马连生 王月礼 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2015年第2期104-110,共7页

为充分了解石灰改良黄土状硫酸盐渍土强度的影响因素及规律,对大量不同制备条件的石灰改良黄土状硫酸盐渍土试样进行了无侧限抗压试验和静三轴试验。结果表明:石灰改良黄土状硫酸盐渍土的早期强度较高,但含盐量较高(大于等于1.5%)时,随... 为充分了解石灰改良黄土状硫酸盐渍土强度的影响因素及规律,对大量不同制备条件的石灰改良黄土状硫酸盐渍土试样进行了无侧限抗压试验和静三轴试验。结果表明:石灰改良黄土状硫酸盐渍土的早期强度较高,但含盐量较高(大于等于1.5%)时,随着养护龄期的增加,其强度并不是一直提高,而是先增大后减小;石灰掺量过多或过少均会使石灰改良黄土状硫酸盐渍土的强度显著降低,灰土比2∶8最接近最佳配灰比;随着土塑性指数的增加,石灰改良黄土状硫酸盐渍土的强度迅速提高;随着含盐量的增加,石灰改良黄土状硫酸盐渍土的浸水强度和不浸水强度都先增大后减小,其峰值强度对应的含盐量约为0.5%;含盐量越高和土塑性指数越大,浸水强度与不浸水强度就越接近;试验结果对石灰改良黄土状硫酸盐渍土地基的工程应用具有参考价值。 展开更多

关键词 黄土状硫酸盐渍土 强度 无侧限抗压试验 静三轴试验

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薄环板与扁薄锥壳组合结构在横向载荷作用下的非线性振动 被引量：3

20

作者 赵永刚 邱平 +1 位作者 王新志 马连生 《甘肃工业大学学报》 CAS 北大核心 2003年第3期139-142,共4页

从弹性壳体的无量纲控制方程出发,研究了一类薄环板与扁薄锥壳组合结构在横向均布载荷和温度载荷作用下的大挠度非线性振动问题.采用打靶法对周边固定的问题进行了数值求解,分析和讨论了组合结构的固有频率与外载荷、锥底和环板半径比... 从弹性壳体的无量纲控制方程出发,研究了一类薄环板与扁薄锥壳组合结构在横向均布载荷和温度载荷作用下的大挠度非线性振动问题.采用打靶法对周边固定的问题进行了数值求解,分析和讨论了组合结构的固有频率与外载荷、锥底和环板半径比例、扁壳锥度的非线性关系以及结构刚度的变化. 展开更多

关键词 薄环板 扁薄锥壳 组合结构 横向载荷 非线性振动 控制方程 温度载荷 挠度 打靶法 刚度 固有频率

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