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V型波纹夹层板弯曲问题的高阶剪切变形理论计算方法 被引量:2
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作者 王小明 潘曼 魏强 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期1039-1051,共13页
为了求解V型波纹夹层板的弯曲变形与应力,本文应用能量等效法求解芯层的等效弹性模量,将波纹夹层板中间芯层等效成正交异性板,夹层板整体则等效成层合板。依据高阶剪切变形理论和最小势能原理,推导波纹夹层板的弯曲微分方程,并采用双傅... 为了求解V型波纹夹层板的弯曲变形与应力,本文应用能量等效法求解芯层的等效弹性模量,将波纹夹层板中间芯层等效成正交异性板,夹层板整体则等效成层合板。依据高阶剪切变形理论和最小势能原理,推导波纹夹层板的弯曲微分方程,并采用双傅立叶级数法求解该方程。通过薄夹层板算例验证,在夹层板的变形计算结果中,本文方法与有限元法吻合良好;在夹层板的应力计算结果中,有限元法计算的弯曲应力沿波纹方向分布表现出振荡现象,本文方法的应力分布是其振荡峰值的光滑插值曲线。集中载荷作用下的厚夹层板算例表明,在平行于矩形板边缘的横剖面上,本文方法计算的位移最大值和应力最大值普遍大于有限元法结果。 展开更多
关键词 波纹夹层 高阶剪切变形理论 能量等效 正交异性 等效弹性模量
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基于高阶剪切变形理论的四边形求积元板单元及其应用 被引量:3
2
作者 申志强 夏军 +1 位作者 宋殿义 程盼 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期1093-1103,共11页
近年来由各类新型复合材料或功能梯度材料构成的板结构在工程领域得到了广泛应用,其显著特点是材料性能沿板厚变化.为合理考虑横向剪切应变,许多学者基于Reddy高阶剪切变形理论,构建了不同的有限元单元对该类板结构进行分析,但其中满足... 近年来由各类新型复合材料或功能梯度材料构成的板结构在工程领域得到了广泛应用,其显著特点是材料性能沿板厚变化.为合理考虑横向剪切应变,许多学者基于Reddy高阶剪切变形理论,构建了不同的有限元单元对该类板结构进行分析,但其中满足C^1连续条件的单元相对较少.本文基于Reddy高阶剪切变形理论,采用求积元方法,建立了C^1连续的四边形板单元.利用该单元对均质材料、复合材料、功能梯度材料构成的等厚度矩形板、变厚度矩形板及等厚度斜板的线弹性弯曲和自由振动问题进行了计算分析,并与现有文献中的相应计算结果进行了对比.研究表明:基于高阶剪切变形理论的四边形求积元板单元具有较高的计算效率和良好的适应性,文中各类材料构成的等/变厚度矩形板及等厚度斜板均只需1个单元即可得到理想的计算结果.对于等/变厚度矩形板,可仅使用9×9个积分点,而对于等厚度斜板,随着斜角的增大,所需积分点的数目逐渐增多至15×15.该四边形求积元板单元可进一步用于新型复合材料板的非线性分析. 展开更多
关键词 高阶剪切变形理论 四边形单元 弱形式求积元 复合材料 变厚度
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新型整体-局部高阶剪切变形理论及层合板精化三角形单元 被引量:2
3
作者 吴振 陈万吉 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期639-645,共7页
基于整体-局部位移方法,建立了一种高阶剪切变形理论。整体位移部分采用的是R eddy理论的位移模式(1984),局部位移为L I X Y等(1997)建立的1,2-3理论的局部函数。这一理论使满足自由表面条件的R eddy理论进一步满足层间位移、应力连续,... 基于整体-局部位移方法,建立了一种高阶剪切变形理论。整体位移部分采用的是R eddy理论的位移模式(1984),局部位移为L I X Y等(1997)建立的1,2-3理论的局部函数。这一理论使满足自由表面条件的R eddy理论进一步满足层间位移、应力连续,同时有效减少了1,2-3理论的未知数个数。基于此理论深入开展了有限元法研究,建立了满足C1连续条件的精化三节点三角形单元(每个节点参数为9个)。计算结果表明:建立的精化单元能准确计算整体位移和层间应力。 展开更多
关键词 高阶剪切变形理论 复合材料层合 精化三角形单元
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基于高阶变形理论的硬夹芯夹层板横向载荷条件下的弯曲 被引量:2
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作者 郝加琼 李明成 邓宗白 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第8期873-882,共10页
考虑面板和夹芯的面内刚度及抗弯刚度,基于高阶变形理论考虑各层的横向抗剪刚度,并根据横向剪应变分布情况给出应力函数,基于广义虚位移原理推导了夹层板的基本方程.详细研究了四边简支受横向载荷条件下的夹层板的弯曲,对比计算了面板... 考虑面板和夹芯的面内刚度及抗弯刚度,基于高阶变形理论考虑各层的横向抗剪刚度,并根据横向剪应变分布情况给出应力函数,基于广义虚位移原理推导了夹层板的基本方程.详细研究了四边简支受横向载荷条件下的夹层板的弯曲,对比计算了面板与芯层厚度变化对计算结果的影响,并与一阶变形理论计算结果进行对比.研究了厚度方向的剪应变分布情况以及中面法线变形后的形态,给出了横向剪应变引起的附加转角在面内的分布情况. 展开更多
关键词 高阶变形理论 夹层 硬夹芯 横向剪切 广义虚位移原理 基本方程
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基于Mindlin横剪变形理论的功能梯度板热屈曲分析 被引量:8
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作者 夏巍 赵东伟 冯宇鹏 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期13-18,176,共6页
Mindlin板理论对挠度和转角采用各自独立的场函数以反映一阶横向剪切变形,具有简明的表达式,适于建立功能梯度板的热屈曲分析模型。本文假设功能梯度材料沿板厚方向的分布为幂函数,采用混合定律和Mori-Tanaka方法计算功能梯度板的均质... Mindlin板理论对挠度和转角采用各自独立的场函数以反映一阶横向剪切变形,具有简明的表达式,适于建立功能梯度板的热屈曲分析模型。本文假设功能梯度材料沿板厚方向的分布为幂函数,采用混合定律和Mori-Tanaka方法计算功能梯度板的均质化等效力学性能。基于Mindlin板理论和von Karman应变-位移关系导出功能梯度板的非线性静力平衡方程,采用3结点三角形MIN3单元建立功能梯度板热屈曲的有限元模型,并分析了典型功能梯度板的热屈曲稳定性和热后屈曲变形。陶瓷-金属功能梯度板的数值计算结果表明:材料分布幂指数越大,即组份中陶瓷体积含量越少、金属体积含量越多,则陶瓷-金属功能梯度板的屈曲温度越低,且热后屈曲变形越大。这与陶瓷的弹性模量比金属的弹性模量大,但金属的热膨胀系数比陶瓷高有关;固支功能梯度板的热屈曲变形幅值比简支功能梯度板的热屈曲变形幅值低,但偏差量随着材料分布幂指数的增大略微降低。 展开更多
关键词 功能梯度材料 MINDLIN理论 热屈曲 横向剪切变形 有限单元
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考虑横向正应力影响的高阶理论及其精化单元法
6
作者 陈荣庚 韩秋 《大连水产学院学报》 CSCD 2000年第2期125-131,共7页
提出一种新的高阶理论 ,该理论满足层间位移、应力连续条件 ,其位移场只有 5个未知数 ,同一阶剪切变形理论中位移函数的未知数一样多 ,由此建立了三角形精化板单元。该单元满足单元间C1 类弱连续条件 ,其收敛性得到保证 ,且具有列式简... 提出一种新的高阶理论 ,该理论满足层间位移、应力连续条件 ,其位移场只有 5个未知数 ,同一阶剪切变形理论中位移函数的未知数一样多 ,由此建立了三角形精化板单元。该单元满足单元间C1 类弱连续条件 ,其收敛性得到保证 ,且具有列式简单、计算效率和精度高的优点。 展开更多
关键词 复合材料层合 高阶剪切变形理论 精化单元
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分析复合材料层合板弯曲和振动的一种有效无网格方法 被引量:6
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作者 王伟 伊士超 姚林泉 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2015年第12期1274-1284,共11页
基于高阶剪切法向变形板理论(HOSNDPT)利用无网格方法对层合板弯曲和振动问题进行数值分析.在通常的径向点插值法(RPIM)中对每个Gauss(高斯)点或计算点需要求矩矩阵的逆,且受到影响域半径大小的限制.而在加权节点径向点插值法(WN-RPIM)... 基于高阶剪切法向变形板理论(HOSNDPT)利用无网格方法对层合板弯曲和振动问题进行数值分析.在通常的径向点插值法(RPIM)中对每个Gauss(高斯)点或计算点需要求矩矩阵的逆,且受到影响域半径大小的限制.而在加权节点径向点插值法(WN-RPIM)近似中,求解系统矩阵的逆的数量等于问题域中的节点数量,它远远小于Gauss点的数目,可以大大减少矩矩阵求逆的计算量,且克服了RPIM中影响域半径大小的限制.首先,将三维板位移分解成厚度和面内位移的乘积,在厚度方向使用正交Legendre多项式作为基函数,在板的面内使用WN-RPIM来构造形函数.然后,通过对层合板的弯曲问题进行数值计算表明WN-RPIM的计算精度和稳定性.最后,将该方法推广到对不同边界条件、不同厚跨比、不同铺设方式的层合板振动问题的数值计算,数值结果表明了本文提供方法的适用性和有效性. 展开更多
关键词 复合材料层合 振动 高阶剪切和向变形理论(hosndpt) 径向点插值 加权节点的径向点插值无网格(WN-RPIM)
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复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲 被引量:4
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作者 沈惠申 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期357-366,共10页
基于Reddy高阶剪切变形理论的Karmam-Donnell型非线性壳体方程,给出复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲分析。将壳体屈曲的边界层理论推广到复合材料层合剪切圆柱曲板受侧压作用的情况。相应的奇异摄动法,用于确定圆柱曲板... 基于Reddy高阶剪切变形理论的Karmam-Donnell型非线性壳体方程,给出复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲分析。将壳体屈曲的边界层理论推广到复合材料层合剪切圆柱曲板受侧压作用的情况。相应的奇异摄动法,用于确定圆柱曲板的屈曲荷载和后屈曲平衡路径。分析中同时考虑非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响。数值算例给出完善和非完善,中等厚度正交铺设层合圆柱曲板的后屈曲荷载-挠度曲线。讨论了横向剪切变形,曲板几何参数,铺层数,铺展方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响。 展开更多
关键词 结构稳定性 屈曲 后屈曲 圆柱曲 高阶剪切变形理论 壳体屈曲 边界层理论 奇异摄动
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压电智能板分析的样条有限点法
9
作者 秦荣 张永兵 李秀梅 《桂林工学院学报》 CAS 北大核心 2008年第1期25-28,共4页
从高阶剪切变形理论、智能本构关系、瞬时变分原理和样条离散化出发,建立了压电智能板分析的样条有限点法。对压电智能板的变形进行了分析,结果与相应的有限元解作了详细的比较,证明了本文方法的正确性。计算结果表明,利用样条有限点法... 从高阶剪切变形理论、智能本构关系、瞬时变分原理和样条离散化出发,建立了压电智能板分析的样条有限点法。对压电智能板的变形进行了分析,结果与相应的有限元解作了详细的比较,证明了本文方法的正确性。计算结果表明,利用样条有限点法进行智能结构的分析,计算模型简单,物理关系明确,与有限元法相关的计算模型相比,具有较大的优越性,实用价值高。 展开更多
关键词 高阶剪切变形理论 样条有限点 压电层合
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功能梯度多孔磁电弹板的等几何建模与自由振动分析
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作者 刘庆运 张红一 +2 位作者 白凯凯 胡晓磊 刘涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期169-178,共10页
针对功能梯度多孔磁电弹(functional graded porous-magneto electro elastic,FGP-MEE)板结构,该文基于等几何分析法(isogeometric analysis,IGA),采用一阶剪切变形理论(first-order shear deformation theory,FSDT)建立了等几何数值分... 针对功能梯度多孔磁电弹(functional graded porous-magneto electro elastic,FGP-MEE)板结构,该文基于等几何分析法(isogeometric analysis,IGA),采用一阶剪切变形理论(first-order shear deformation theory,FSDT)建立了等几何数值分析模型。首先,根据修正幂律(modified power law,MPL)方法得到了具有4种不同孔隙分布形式(V_(u),V_(o),V_(x),V_(v))功能梯度多孔磁电弹结构的等效材料参数;然后,利用磁-电-弹耦合本构方程、哈密顿变分原理以及等几何分析方法推导了FGP-MEE板的控制方程,并通过与已有文献对比,验证了所建模型的有效性和准确性;最后,研究了孔隙系数、功能梯度指数、孔隙分布形式、结构的几何参数(宽厚比、长宽比)以及边界条件对FGP-MEE板自由振动的影响。研究结果表明,材料中孔隙分布形式、孔隙系数以及功能梯度指数的变化对FGP-MEE板的固有频率有较大影响,且在孔隙呈V_o型分布时板的固有频率最大。 展开更多
关键词 功能梯度多孔磁电弹(FGP-MEE) 等几何分析(IGA) 一阶剪切变形理论(FSDT) 自由振动
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基于能量辐射传递法的功能梯度板高频振动响应分析 被引量:1
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作者 许爱林 代成浩 陈海波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第22期40-48,219,共10页
该研究的目的是将能量辐射传递法(radiative energy transfer method,RETM)推广到功能梯度板模型中,以预测结构的高频振动响应。基于一阶剪切变形理论推导了功能梯度板的振动控制方程,获得了波传播特性参数。在该方法中,结构内部的能量... 该研究的目的是将能量辐射传递法(radiative energy transfer method,RETM)推广到功能梯度板模型中,以预测结构的高频振动响应。基于一阶剪切变形理论推导了功能梯度板的振动控制方程,获得了波传播特性参数。在该方法中,结构内部的能量响应由激励产生的直接场与边界虚源产生的反射场叠加得到。在临界频率以下,能量响应由一种传播波控制;而在临界频率以上,由三种传播波控制。数值算例结果与模态叠加法和功率流分析进行了对比,验证了RETM在计算不同物理参数下功能梯度板高频振动响应的准确性。研究了不同厚度下剪切变形和转动惯量对能量响应的影响,讨论了材料梯度因子、结构阻尼和激励频率对高频振动能量的影响。结果表明,材料梯度因子的变化会导致结构波传播特性和能量分布特征的变化,越大能量的衰减速度越快,衰减幅度越大。 展开更多
关键词 功能梯度 一阶剪切变形理论 材料梯度因子 能量辐射传递(RETM) 能量流场
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温度场下功能梯度圆锥壳-环板振动特性分析 被引量:3
12
作者 左朋 石先杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期709-716,共8页
针对功能梯度圆锥壳-环板组合结构振动问题,本文采用一阶剪切变形理论和Rayleigh-Ritz法分析了温度场下组合结构的振动特性。组合结构位移变量采用谱几何法来表征,考虑材料参数与温度相关并引入人工边界弹簧建立了组合结构振动特性分析... 针对功能梯度圆锥壳-环板组合结构振动问题,本文采用一阶剪切变形理论和Rayleigh-Ritz法分析了温度场下组合结构的振动特性。组合结构位移变量采用谱几何法来表征,考虑材料参数与温度相关并引入人工边界弹簧建立了组合结构振动特性分析模型。数值算例中,通过将文中求解结果与文献解和有限元法结果进行对比验证了模型的正确性,进而分析尺寸、材料、温度和连接位置等参数对结构振动特性的影响。研究结果表明:组合结构基频随厚度增加而增加,随着幂律指数、半顶角和温度场参数增加而降低,随环板内径和连接位置变化会呈现非单一变化趋势。 展开更多
关键词 谱几何 温度场 功能梯度结构 圆锥壳-环组合结构 自由振动 一阶剪切变形理论 边界弹簧 结构基频
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含软质芯材的复合材料格栅夹层板屈曲特性及其影响因素
13
作者 李华东 周振龙 陈国涛 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期919-932,共14页
本文基于高阶剪切理论研究了含软质芯材的复合材料格栅夹层板屈曲特性及其影响因素。首先,利用正交各向异性均匀化方法推导含软质芯材格栅的等效弹性参数。接着,基于高阶剪切位移场假设和能量法,推导复合材料格栅夹层板的屈曲控制方程,... 本文基于高阶剪切理论研究了含软质芯材的复合材料格栅夹层板屈曲特性及其影响因素。首先,利用正交各向异性均匀化方法推导含软质芯材格栅的等效弹性参数。接着,基于高阶剪切位移场假设和能量法,推导复合材料格栅夹层板的屈曲控制方程,得到简支复合材料格栅夹层板单轴压缩屈曲荷载的理论解。最后,通过算例讨论典型复合材料格栅夹层板的跨厚比、表面层与总厚度比、格栅厚度、格栅间距和格栅复合材料铺层角度等参数对其性能的影响。 展开更多
关键词 格栅 夹层 高阶剪切理论 屈曲 能量
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夹层板结构层间应力数值分析 被引量:4
14
作者 吴振 陈万吉 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期313-318,共6页
夹层板由两块高强度表层板和较软的中间夹心层组成,表层剪切刚度大,夹层剪切刚度小.这些特点将会给夹层板层间应力分析增加难度.为此推导了角铺设1,2-3高阶剪切变形理论,这一理论满足层间位移、应力连续条件和自由表面条件,并且未知量... 夹层板由两块高强度表层板和较软的中间夹心层组成,表层剪切刚度大,夹层剪切刚度小.这些特点将会给夹层板层间应力分析增加难度.为此推导了角铺设1,2-3高阶剪切变形理论,这一理论满足层间位移、应力连续条件和自由表面条件,并且未知量个数独立于夹层板的层数.基于此理论建立了满足C1连续条件的三节点三角形单元并用于夹层板结构层间应力分析.计算结果表明:根据推导的三角形单元,由求得的应变可以精确计算层间横向剪切应力和面内应力,进一步地,采用平衡方程后处理方法可以准确地计算层间法向应力. 展开更多
关键词 夹层 层间应力 高阶剪切变形理论 三角形单元
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仿蝴蝶形蜂窝结构夹层板的振动特性研究 被引量:7
15
作者 关淮桐 田瑞兰 张子文 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1383-1390,共8页
为了探讨负泊松比夹层板共振问题,明晰多模态共振机理,本文基于蝴蝶仿生结构,构建仿蝴蝶形蜂窝夹层板,提升抑制工程应用中共振发生的能力。应用Reddy高阶剪切变形理论,推导仿蝴蝶形蜂窝夹层板的位移场。利用Von-Karman大变形理论以及Ham... 为了探讨负泊松比夹层板共振问题,明晰多模态共振机理,本文基于蝴蝶仿生结构,构建仿蝴蝶形蜂窝夹层板,提升抑制工程应用中共振发生的能力。应用Reddy高阶剪切变形理论,推导仿蝴蝶形蜂窝夹层板的位移场。利用Von-Karman大变形理论以及Hamilton原理,探讨四边简支边界条件下仿蝴蝶形蜂窝夹层板的非线性偏微分方程。借助Navier法并引入双三角级数形式研究系统的固有频率。研究结果表明:仿蝴蝶形蜂窝夹层板的固有频率与传统负泊松比蜂窝夹层板相比有所提高,使夹层板在应用过程中发生共振的可能性相对降低;仿蝴蝶形蜂窝夹层板的固有频率随夹层板总厚度、芯层蜂窝胞元的角度参数和长度参数的增加而增大,随芯层厚度系数的增加呈抛物线走势,对仿蝴蝶形蜂窝夹层板避免多模态共振的设计和应用具有一定指导意义。 展开更多
关键词 仿蝴蝶形结构 负泊松比 固有频率 蜂窝夹层 HAMILTON原理 Reddy高阶剪切变形 Navier Von-Karman大变形理论
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矩形加肋板肋条布置的无网格优化
16
作者 李林远 彭林欣 《郑州大学学报(理学版)》 CAS 北大核心 2019年第1期101-106,共6页
为达到不同静荷载下加肋板中心点挠度值最小的目标,基于无网格法和约束随机方向法研究了肋条布置的优化.由于在优化过程中需要不断改变肋条位置,而无网格法利用一系列节点去离散结构,当肋条位置发生改变时并不需要重新布置节点,减少了... 为达到不同静荷载下加肋板中心点挠度值最小的目标,基于无网格法和约束随机方向法研究了肋条布置的优化.由于在优化过程中需要不断改变肋条位置,而无网格法利用一系列节点去离散结构,当肋条位置发生改变时并不需要重新布置节点,减少了计算量.利用无网格法计算加肋板挠度,并利用约束随机方向法对肋条位置进行优化,算例结果验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 加肋 无网格 约束随机方向 移动最小二乘近似 一阶剪切变形理论
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