尺度效应下微结构多场耦合的热弹性耗散研究

微结构做到MEMS量级时,结构尺寸会缩小到微米量级甚至到更小量级,材料内部表现为非均匀性,从而影响结构的静动态力学特性以及热弹性耦合特性,此时,经典弹性理论对结构的热弹性耦合特性不能进行全面的解释。因此,本文基于微尺度理论,根据微器件的振动方程,并结合热传导方程,建立微尺度效应下结构的热弹性耦合控制方程,得到尺度效应下热弹性耦合对微结构的影响。     

纤维增强对称层合复合材料的宏观热膨胀系数研究

为了得到对称层合复合材料的宏观热膨胀系数,首先根据细观力学方法,推导得到了以各材料相性能数据表达的单层板的热膨胀系数.在此基础上,根据弹性力学方法,并借助于理想界面均匀化方法,得到了以单层热膨胀系数表达的层合板的宏观等效热膨胀系数表达式.这样,在已知各相材料性能数据和铺层的条件下,即可直接求得层合板的热膨胀系数.理论计算结果与实验数据进行了对比,证明了理论方法的合理性,为层合复合材料热相关问题的研究奠定了基础,有较大工程应用价值.     

高速加工HSK工具系统的精度

运用弹性力学和材料力学理论,通过理论分析和试验方法研究了HSK工具系统静态和动态的定位精度,给出了夹紧力和刀柄锥度的关系,并进一步指出合适的夹紧力是保证HSK工具系统在高速加工时轴向和径向定位精度的必要条件.分析结果表明:HSK工具系统能在高速情况下保证高精度,是由于实际的轴向夹紧力能保证刀柄的锥面和端面时刻与主轴保持接触.     

配合间隙对层板多孔连接内力分配的影响

本文利用Ｆａｂｅｒ级数展开和弹性平面理论中的复势方法，提出了一个普遍有效的关于层板多孔连接的内力分配的分析方法，作为算例应用，特别研究了配合间隙对层板四孔连接内力分配的影响。本文方法不难推广到多孔连接的其他力学问题。     

壁挂式矩形截面水箱应力分析

矩形截面水箱的受力状态比圆形截面复杂，但其制造方便、成本低、且平稳性好。为了解决其应力计算问题，针对某一尺寸矩形截面容器，根据结构力学中超静定结构和弹性力学中矩形薄板小挠度弯曲理论，进行了应力分析计算，得出了侧板、底板最大应力值；在此基础上，采用ANSYS有限元理论进行了分析计算，并与前述分析结果进行了分析对比。结果表...     

断裂力学与强度学

断裂力学是从实际构件中不可避免地存在裂纹这一前提来考察构件的强度。它主要是用连续介质力学(弹性、塑性、粘弹性理论等)研究有裂纹的构件承载时裂纹扩展的规律,处理构件的抗断裂问题。可以说,它是连续介质力学应用于材料破坏的一门应用学科,属于强度学领域。强度学是研究结构或结构元件承受载荷能力的科学(包括外载荷的确定、应力和变形     

弹性支承对滑动轴承转子系统动力稳定性的影响

研究了弹性支承对滑动轴承支承的非线性转子动力系统的动力稳定性影响和减振特性。首先建立了滑动轴承—转子非线性动力系统和弹性支承—滑动轴承—转子非线性动力系统的力学模型,在油膜力非线性的情况下,分析了系统的动力稳定性,通过对比具有弹性支承的滑动轴承转子系统和刚性支承的滑动轴承转子系统的响应,表明:弹性支承的加入,有效地提高了系统运动稳定性。     

含有任意多个椭圆孔弹性板的应力场计算

本文应用弹性力学的复变函数理论,用多保角变换的方法,导出了含有任意多个椭圆孔的无限大弹性板多复变量应力函数的表达式。每个孔的大小、位置和孔边作用的载荷均为任意指定。板的无限远处作用有和坐标轴方向一致的均匀拉压载荷P_x,P_y和均匀剪切载荷P_(xy)。并在孔边进行复Fourier级数展开,用待定系数法确定应力函数的未知系数,从而计算弹性板的应力场。编制了相应的FORTRAN77标准化程序,进行了考题和算例分析,给出了级数的收敛状况和孔边周向应力的分布图。     

冲击凿岩机双弹性杆建模及其解析解

为了更加准确地预测冲击凿岩机在工作时,活塞撞击钎杆后二者内部应力变化状况,采用等截面的两根弹性杆分别模拟活塞、钎杆。基于一维弹性波理论,建立冲击凿岩机的双弹性杆力学模型。运用Laplace变换,假设活塞和钎杆材料的波阻相等,给出了活塞撞击钎杆接触过程中二者内部位移及应力的时程响应的解析解。对两种不同的活塞初始速度进行了仿真,结果表明:冲击在活塞-钎杆内部引起交变载荷,可能会引起二者疲劳破坏和低应力脆性断裂。可见,加强对冲击凿岩设备疲劳寿命的研究,对于设备的安全工作具有重要的意义。     

对单列向心球轴承摩擦系数的研究

本文在运用摩擦学滚动及弹性力学原理对单列向心球轴承滚珠及内圈受力情况进行系统分析及研究的基础上,提出一组可直接计算球轴承摩擦系数的理论公式,由本文导出的计算公式所示解析关系可清晰地看出,球轴承摩擦系数不仅与轴承内外径,滚珠对内圈（或外圈）的滑动摩擦系数,滚珠半径及数量有关,而且还与轴承的当量动载荷密切相关。     

纤维断裂引起层合板多向刚度减缩的细观力学模型

研究了纤维断裂对连续纤维增强树脂基复合材料刚度的影响，建立了分析这种影响的细观力学模型，给出了描述纤维断裂引起的单向板四个弹性常数减缩的表达式。分析结果表明：在纤维断裂为主损伤控制模式阶段，单向板的四个弹性常数随着纤维断裂百分数增加而线性下降。     

复合材料喷管非线性瞬态热应力分析

本文给出了热弹性力学的理论公式．在考虑高温下复合材料参数随温度变化而变化的非线性因素的前提下，推导了结构瞬态温度场和热应力的有限元公式，并对一C／C复合材料火箭发动机喷管进行了温度场和热应力的分析。结果表明，在考虑非线性后，结构各处应力均较低，但在不同材料交界面附近出现很高应力，这在设计中应予以考虑。本算法思路简单且实用，在工程中有较大的参考意义。     

城市地铁盾构施工地表沉降计算方法研究

城市地铁盾构法施工引起的地表变形计算是盾构施工中必须重视的问题。以地铁某区间盾构隧道施工为研究对象,综合考虑盾构施工阶段各影响因素,建立了盾构推进力学模型。基于弹性力学的Mindlin解,推导了考虑刀盘摩擦力及同步注浆压力影响的地表沉降计算公式,并结合现场实测数据及数值模拟结果进行对比分析。分析表明:本研究推导的地表沉降计算公式计算出的地表沉降预测值与实测沉降曲线吻合较好,且可得到更为精确的计算结果。该研究成果可为工程实践及理论研究提供参考。     

纤维金属层板层间应力理论模型及实验验证

探究并建立纤维金属层板中的金属与复合材料的热膨胀系数不匹配而导致的制件界面处产生的较大的层间应力的数学模型。首先通过控制简单非对称纤维金属层板三维各向尺度的变化,得到各向尺度变化对纤维金属层板层间应力的变化影响规律,并根据所得规律简化了纤维金属层板的力学结构模型。基于弹性力学和理论力学对设置的力学模型进行分析,得出了单向非对称铺层纤维金属层板层间应力的数学模型。然后通过分析非对称铺层与对称铺层制件之间的联系,将非对称铺层的纤维金属层板层间应力表达式推广到了标准对称铺层。光纤光栅传感器实测出的应力值与理论模型得出的应力值进行对比,最大误差不超过3.504%。验证了纤维金属层板层间应力理论模型的准确性。     

三维机织复合材料的力学模型与实验验证

对三维机织复合材料的细观几何结构进行了深入的研究。采用椭圆形纤维束截面假设，详细研究了经纱纤维束在织物表面与内部的不同。建立了一种新的三维机织复合材料力学分析模型，并对其弹性常数进行了预测。研究了三维机织物的复合成型工艺，制作了实验件并进行了性能实验。通过实验值和理论预测值的对比，表明了力学模型的正确性。     

带帽单桩力学性状研究

基于弹性理论和假定荷载传递函数形式。对带帽单桩桩土相互作用进行线性分析。根据文献的思路和方法。推导出沉降、竖向应力、侧摩阻力等与荷载水平、深度之间的控制微分方程。采用微分方程的近似解法,得到了相应的解析表达式。直接利用试桩成果的桩顶荷载沉降笑系作为已知条件进行求解,所得结果能够反映带帽单桩桩土相互作用力学性状的一般规律。     

超弹性N形杆纯弯曲力矩理论建模和试验验证

为了使N形杆在空间结构中顺利展开,对其缠绕过程中的力学特性进行了分析。基于协变基向量法建立了纯弯曲条件下各向同性单片带簧在缠绕时应变能理论模型,并采用最小势能原理推导了弯矩的理论模型,然后通过拟合曲率推导了N形杆缠绕时的理论模型。研制了4根N形杆样件,并搭建了试验平台,使用数显式推拉力计分别对杆件在缠绕过程的拉力进行了5次测试,然后求出峰值力矩,发现试验值与理论值的偏差不大于8.83%,偏差平均值为2.813%,从而验证了理论模型的准确性。该研究可用来分析超弹性杆在纯弯曲状态下的峰值力矩,对超弹性杆在宇航空间中的应用具有重大意义。     

飞行器板结构中Lamb波解析建模研究

通过理论分析,计算得到特定条件下的板结构中Lamb波的解析解和理论波形,从而为机遇Lamb波的飞行器结构健康监测工作提供坚实的基础.基于对金属板结构的空间-波数域弹性力学分析和压电材料传感器的力电耦合场分析,得到了金属板中Lamb波传播的一般解析解.基于此解析解,可以得到Lamb波传播的理论波形建模结果.为了验证这一解析建模结果,进行了金属板结构中的Lamb波传播实验,通过对比实验结果与建模结果,证明了这一解析建模结果的准确性.     

基于DNA弹性细杆模型的Euler-Lagrange方程

采用了分析力学的方法,基于最小势能原理,DNA弹性曲杆的Euler-Lagrange方程组,运用弹性细杆模型拟合了A-,B-,Z-DNA的r-h曲线,讨论了弹性细杆模型描述3种DNA几何构型的可行性。与实验数据对比发现,通过计算,给定合适的曲率κ、挠率τ、扭转角χ,圆截面弹性细杆模型可以用来描述A-,B-DNA的几何构型;当椭圆截面的长宽比k=0.141时,采用椭圆截面弹性细杆模型拟合Z-DNA的r_0-h曲线与实验结果相一致。此研究内容有望为DNA分子构型的研究与探索提供参考。     

小变形下螺栓法兰连接结构的静刚度非线性特性

通过理论分析与接触耦合,材料/几何非线性计算相结合,研究了螺栓-法兰连接结构的静刚度非线性特性.将螺栓-法兰连接结构抽象为一个力学元件;单轴拉伸时,荷载一位移曲线分为预压力释放段、弹性段和局部塑性段;而单轴压缩时,荷载一位移曲线不存在预压力释放段.特别地,同时对比拉伸与压缩荷载一位移曲线时,发现荷载一位移曲线表现出强烈...