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基于非局部应变梯度理论功能梯度纳米板的弯曲和屈曲研究
被引量：
11
1
作者
王平远
李成
姚林泉
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2021年第1期15-26,共12页
以纳米机器人等智能器件中的功能梯度纳米板结构为研究对象,基于非局部应变梯度理论,研究了其弯曲和屈曲问题.推导了一般情况下的功能梯度纳米板运动方程,弯曲和屈曲作为其特例可简化而成.分析了非局部尺度参数、材料特征尺度参数、梯...
以纳米机器人等智能器件中的功能梯度纳米板结构为研究对象,基于非局部应变梯度理论,研究了其弯曲和屈曲问题.推导了一般情况下的功能梯度纳米板运动方程,弯曲和屈曲作为其特例可简化而成.分析了非局部尺度参数、材料特征尺度参数、梯度指数、纳米板尺寸等对弯曲挠度和临界屈曲载荷的影响.结果表明:不同高阶连续介质力学理论下的最大挠度都随梯度指数的增大而增大,正方形纳米板挠度较小,且板厚越大,弯曲挠度越小;最大挠度随非局部尺度参数的增大而增大,随材料特征尺度参数的增大而减小.临界屈曲载荷随梯度指数的增大而减小,随板厚、长宽比的增大而增大,随非局部尺度的增大而减小,随材料特征尺度的增大而增大.非局部应变梯度高阶弯曲和屈曲中存在结构软化与硬化机制,两个内特征参数之间具有耦合效应,当非局部尺度大于材料特征尺度时,非局部效应在功能梯度纳米板力学性能中占主导作用;当材料特征尺度大于非局部尺度时,应变梯度效应占主导作用.解析结果还证明了当非局部尺度等于材料特征尺度时,非局部应变梯度理论结果退化为经典结果.
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关键词
非局部应变
梯度
理论
功能梯度纳米板
弯曲
屈曲
临界载荷
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职称材料
基于改进Reddy型三阶剪切变形理论的弹性地基上FG-CNTRC板屈曲无网格分析
2
作者
许建文
严世涛
+1 位作者
彭林欣
陈卫
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期572-581,共10页
针对含碳纳米管转向的Pasternak地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料FG-CNTRC(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite)板的屈曲问题,提出了一种基于改进Reddy型三阶剪切变形理论TSDT(third-order shear deformation...
针对含碳纳米管转向的Pasternak地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料FG-CNTRC(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite)板的屈曲问题,提出了一种基于改进Reddy型三阶剪切变形理论TSDT(third-order shear deformation theory)和移动最小二乘近似MLS(moving-least square)的无网格分析模型。该模型避免了无网格法第二类边界条件的施加困难问题,且能够满足中厚/厚板的自由表面条件,无需额外引入剪切修正因子。基于最小势能原理推导了弹性地基上FG-CNTRC板的无网格屈曲控制方程,采用完全转换法处理本质边界条件。通过基准算例验证了本文方法的收敛性及有效性,讨论了碳纳米管的转向角、体积分数、分布形式、地基系数、宽厚比和边界条件等对FG-CNTRC板临界屈曲荷载的影响。
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关键词
改进Reddy型三阶剪切变形理论
功能
梯度
碳
纳米
管增强复合材料
板
PASTERNAK地基
临界屈曲荷载
移动最小二乘近似
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职称材料
基于改进Reddy型TSDT的弹性地基上FG-CNTRC板线性弯曲与自由振动无网格分析
被引量：
1
3
作者
陈卫
方耀楚
+1 位作者
孙冰
彭林欣
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期1355-1370,共16页
基于改进Reddy型3阶剪切变形理论(third-order shear deformation theory,TSDT)假设,考虑碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)转向及功能梯度材料的不均匀性,建立弹性地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanot...
基于改进Reddy型3阶剪切变形理论(third-order shear deformation theory,TSDT)假设,考虑碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)转向及功能梯度材料的不均匀性,建立弹性地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)板的线性弯曲和自由振动无网格分析模型.利用改进Reddy型TSDT推导FG-CNTRC板的势能和动能,给出弹性地基势能的表达式,再将其分别进行叠加,通过最小势能原理及Hamilton原理推导出弹性地基上FG-CNTRC板的线性弯曲和自由振动控制方程.采用稳定移动克里金插值(stabilized moving Kriging interpolation,SMKI)对问题域内的节点进行离散,该近似形函数的构造方法满足克罗内克条件,可以直接施加边界条件.文中首先给出基于三阶剪切变形理论的弹性地基FG-CNTRC板线性弯曲与自由振动无网格离散模型.随后通过基准算例,研究本文方法的有效性及精度问题.最后数值分析了CNTs的分布形式、转向角、体积分数、地基系数、宽厚比和边界条件等对FG-CNTRC板的线性弯曲及自振频率的影响.研究表明:采用本文方法计算FG-CNTRC薄板、中厚板、甚至厚板的线性弯曲和自振频率均具有较高的计算精度;随着CNTs体积分数和地基系数的增加,FG-CNTRC板结构刚度逐渐增大;FG-CTRC板结构刚度与宽厚比成正相关,厚度增加的剪切效应会让CNTs转向角对结构刚度的影响逐渐降低.
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关键词
改进Reddy型三阶剪切变形理论
功能
梯度
碳
纳米
管增强复合材料
板
弹性地基
稳定移动克里金插值
线性弯曲
自由振动
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职称材料
题名
基于非局部应变梯度理论功能梯度纳米板的弯曲和屈曲研究
被引量：
11
1
作者
王平远
李成
姚林泉
机构
苏州大学轨道交通学院车辆工程系
暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室
出处
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2021年第1期15-26,共12页
基金
国家自然科学基金(11972240,11572210)。
文摘
以纳米机器人等智能器件中的功能梯度纳米板结构为研究对象,基于非局部应变梯度理论,研究了其弯曲和屈曲问题.推导了一般情况下的功能梯度纳米板运动方程,弯曲和屈曲作为其特例可简化而成.分析了非局部尺度参数、材料特征尺度参数、梯度指数、纳米板尺寸等对弯曲挠度和临界屈曲载荷的影响.结果表明:不同高阶连续介质力学理论下的最大挠度都随梯度指数的增大而增大,正方形纳米板挠度较小,且板厚越大,弯曲挠度越小;最大挠度随非局部尺度参数的增大而增大,随材料特征尺度参数的增大而减小.临界屈曲载荷随梯度指数的增大而减小,随板厚、长宽比的增大而增大,随非局部尺度的增大而减小,随材料特征尺度的增大而增大.非局部应变梯度高阶弯曲和屈曲中存在结构软化与硬化机制,两个内特征参数之间具有耦合效应,当非局部尺度大于材料特征尺度时,非局部效应在功能梯度纳米板力学性能中占主导作用;当材料特征尺度大于非局部尺度时,应变梯度效应占主导作用.解析结果还证明了当非局部尺度等于材料特征尺度时,非局部应变梯度理论结果退化为经典结果.
关键词
非局部应变
梯度
理论
功能梯度纳米板
弯曲
屈曲
临界载荷
Keywords
nonlocal strain gradient theory
functionally graded nanoplate
bending
buckling
critical load
分类号
O343 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
基于改进Reddy型三阶剪切变形理论的弹性地基上FG-CNTRC板屈曲无网格分析
2
作者
许建文
严世涛
彭林欣
陈卫
机构
广西新发展交通集团有限公司
广西交通职业技术学院
广西大学土木建筑工程学院
南华大学土木工程学院
出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期572-581,共10页
基金
国家自然科学基金(12162004,11562001)
广西高校中青年教师科研基础能力提升项目(2022KY1140)资助.
文摘
针对含碳纳米管转向的Pasternak地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料FG-CNTRC(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite)板的屈曲问题,提出了一种基于改进Reddy型三阶剪切变形理论TSDT(third-order shear deformation theory)和移动最小二乘近似MLS(moving-least square)的无网格分析模型。该模型避免了无网格法第二类边界条件的施加困难问题,且能够满足中厚/厚板的自由表面条件,无需额外引入剪切修正因子。基于最小势能原理推导了弹性地基上FG-CNTRC板的无网格屈曲控制方程,采用完全转换法处理本质边界条件。通过基准算例验证了本文方法的收敛性及有效性,讨论了碳纳米管的转向角、体积分数、分布形式、地基系数、宽厚比和边界条件等对FG-CNTRC板临界屈曲荷载的影响。
关键词
改进Reddy型三阶剪切变形理论
功能
梯度
碳
纳米
管增强复合材料
板
PASTERNAK地基
临界屈曲荷载
移动最小二乘近似
Keywords
improved Reddy’s third-order shear deformation theory
functionally graded carbon nanotube reinforced composite plate
Pasternak foundation
critical buckling load
moving-least square approximation
分类号
TU339 [建筑科学—结构工程]
O343.9 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
基于改进Reddy型TSDT的弹性地基上FG-CNTRC板线性弯曲与自由振动无网格分析
被引量：
1
3
作者
陈卫
方耀楚
孙冰
彭林欣
机构
南华大学土木工程学院
广西大学土木建筑工程学院
广西大学广西防灾减灾与工程安全重点实验室
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期1355-1370,共16页
基金
国家自然科学基金(11562001,12162004)
南华大学博士科研启动基金(Y00043-13)资助项目。
文摘
基于改进Reddy型3阶剪切变形理论(third-order shear deformation theory,TSDT)假设,考虑碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)转向及功能梯度材料的不均匀性,建立弹性地基上功能梯度碳纳米管增强复合材料(functionally graded carbon nanotube-reinforced composite,FG-CNTRC)板的线性弯曲和自由振动无网格分析模型.利用改进Reddy型TSDT推导FG-CNTRC板的势能和动能,给出弹性地基势能的表达式,再将其分别进行叠加,通过最小势能原理及Hamilton原理推导出弹性地基上FG-CNTRC板的线性弯曲和自由振动控制方程.采用稳定移动克里金插值(stabilized moving Kriging interpolation,SMKI)对问题域内的节点进行离散,该近似形函数的构造方法满足克罗内克条件,可以直接施加边界条件.文中首先给出基于三阶剪切变形理论的弹性地基FG-CNTRC板线性弯曲与自由振动无网格离散模型.随后通过基准算例,研究本文方法的有效性及精度问题.最后数值分析了CNTs的分布形式、转向角、体积分数、地基系数、宽厚比和边界条件等对FG-CNTRC板的线性弯曲及自振频率的影响.研究表明:采用本文方法计算FG-CNTRC薄板、中厚板、甚至厚板的线性弯曲和自振频率均具有较高的计算精度;随着CNTs体积分数和地基系数的增加,FG-CNTRC板结构刚度逐渐增大;FG-CTRC板结构刚度与宽厚比成正相关,厚度增加的剪切效应会让CNTs转向角对结构刚度的影响逐渐降低.
关键词
改进Reddy型三阶剪切变形理论
功能
梯度
碳
纳米
管增强复合材料
板
弹性地基
稳定移动克里金插值
线性弯曲
自由振动
Keywords
improved Reddy type third-order shear deformation theory
functionally graded carbon nanotube reinforced composite plate
elastic foundation
stable moving Kriging interpolation
linear bending
free vibration
分类号
TU339 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于非局部应变梯度理论功能梯度纳米板的弯曲和屈曲研究
王平远
李成
姚林泉
《应用数学和力学》
CSCD
北大核心
2021
11
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职称材料
2
基于改进Reddy型三阶剪切变形理论的弹性地基上FG-CNTRC板屈曲无网格分析
许建文
严世涛
彭林欣
陈卫
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
基于改进Reddy型TSDT的弹性地基上FG-CNTRC板线性弯曲与自由振动无网格分析
陈卫
方耀楚
孙冰
彭林欣
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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