Karman型四边夹紧正交异性矩形薄板的中等大挠度

利用Galerkin方法分析了Von-Karman型四边夹紧正交各向异性矩形板。所设的位移函数为梁振型函数，它不仅能精确地满足边界条件，而且具有正交的特性，从而把复杂的非齐次非线性偏微分方程组化为一组非线性代数方程组，通过非线性方程组的线性化和可调节参数的修正迭代解法找出问题的解。实践证明，梁振型函数收敛很快，只须取出级数的前几项即可满足精度要求。最后求出了不同复合材料的挠度和应力值并同已有的结果进行了比较。     

基于CR理论的大柔性机翼几何非线性结构建模

大柔性机翼在气动载荷的作用下,将产生显著的弹性变形,常规线弹性理论的小变形假设不再成立,需要采用能够考虑几何非线性效应的结构模型进行求解。基于CR(Co-Rotational)共旋转有限元理论,把几何非线性大变形分解为刚体的旋转和平移及局部坐标系下的弹性变形,建立了适用于大柔性机翼几何非线性变形描述的结构模型。以大柔性悬臂梁为例,采用载荷增量法,研究了集中弯矩作用下的非线性变形特征,对静力学方法进行了验证,并讨论了耦合加载几何非线性变形特征;以类"太阳神"太阳能布局无人机(UAV)为例,研究了其几何非线性大变形特性。     

非线性壁板颤振分析

利用一种改进的计算流体力学与计算结构动力学(CFD/CSD)耦合方法研究了由气动和结构几何非线性引起的壁板颤振问题。在非定常气动力计算中,考虑了通量分裂格式、隐式时间推进方法和几何守恒律;二维和三维壁板的结构几何非线性建模则采用了有限元的协同旋转理论,并利用一种近似能量守恒算法求解结构的非线性响应。流场和结构求解器采用二阶松耦合方法联立求解,并将其应用于壁板在超声速、跨声速和亚声速的颤振计算中。当考虑结构几何非线性和气动非线性时,出现了典型的极限环振荡现象,并对颤振边界和极限环振荡幅度进行了对比分析。     

超声复合法制备的SiCP/ZA27复合材料的力学性能

利用高能超声复合法制备了S iCP/ZA 27复合材料(其中S iC颗粒的最小粒径可达0.5μm)。对其进行的力学测试结果表明,随颗粒尺寸和含量的增加,复合材料的抗拉强度和弹性模量有所提高,但颗粒含量对力学性能的影响远比粒径的影响显著。在几何必须位错模型的基础上,确定了复合材料流动应力的表达式,建立了复合材料的强化模型,试验值与理论值基本吻合。     

ACTIVE CONTROL OF DYNAMIC RESPONSE OF LARGE DEFLECTION PLATES WITH PIEZOELECTRIC ACTUATORS USING FINITE ELEMENT METHOD

The transient behavior of isotropic and homogeneous plates has been a subject of interest. The present investigation is concerned with the large deflection transient analysis and control of plates with piezoelectric sensors and actuators under applied transverse loads. In this paper, the incremental finite element equations considering the geometric nonlinearity of piezoelectric smart structures are developed based on Total Lagrange approach by using the virtual velocity incremental variational principles. A four-node Mindlin plate element with reduced and selective integration is adopted. The resulting increment equations are solved by using Newmark's direct integration approach. Transient response of plates with piezoelectric sensors and actuators subjected to transverse dynamic loading is investigated. The active damping is introduced on the plates by coupling a negative velocity feedback algorithm in a closed control loop. The numerical results show that piezoelectric actuators can produce significant damping and suppress transient vibration effectively. Finally, the effects of the number and locations of the piezoelectric actuators on the control system are also investigated.     

Weibull分布更新函数的指数近似算法

针对Weibull分布的更新函数较难确定的问题,研究了在平均寿命相等情况下指数分布与Weibull分布之间的贴近性.在此基础上,提出利用指数分布的更新函数模型计算Weibull分布的更新函数,能够比较方便有效地得到近似解.通过实例计算,分别比较了指数方法(直接利用指数分布的更新函数)、线性加权模型以及几何加权模型等三种方法的精度.结果表明:当时间较短时,线性加权和几何加权模型比指数方法精确度有所提高;当时间较长时,几何加权模型的精度较高.利用该结论能够为工程应用提供方便.     

精化杂交Mindlin板单元的几何非线性分析

基于放松单元间连续性要求约束的广义变分原理,建立了用于几何非线性分析的非协调四边形精化杂交Mindlin板元,其非线性单元刚度矩阵可按假定应变模式分解.本文列式与现有非线性杂交混合列式的主要区别在于,它吸收了现有线性杂交元列式的所有优点,引入了非协调模式和正交化.数值结果表明,正交化法可有效地改善单元的计算精度和效率,非协调模式可克服Mindlin板的自锁问题.     

基于非协调模式的几何非线性广义杂交退化壳单元

依据一个在局部坐标系下放松单元间连续性要求的广义变分原理,建立了基于非协调模式的几何非线性广义杂交退化壳单元。数值结果表明,构造的四结点退化壳元拥有很好的性能,可避免各种自锁问题。     

有限差分法的坐标变换诱导误差

有限差分法应用于具有复杂外形的网格时需要进行坐标变换,在此过程中经常会引入坐标变换诱导误差。在柱坐标系下使用均匀网格进行均匀流场计算,计算结果表明,即使物理坐标对计算坐标的变换函数连续可导、计算过程中坐标变换系数直接采用准确的解析式、网格完全正交并且充分光滑,也无法避免坐标变换诱导误差。理论分析表明,产生坐标变换诱导误差的机理是笛卡尔坐标系下的守恒型欧拉方程变换至贴体坐标系下后增加了源项。针对该问题,目前国内外学者通常采用几何守恒律,构建与差分格式相匹配的坐标变换系数计算方法来消除源项。本文介绍了从包含源项的离散等价方程基础上直接进行离散的新算法,在此基础上针对非等距网格条件下MUSCL类格式重构过程进行误差分析,理论推导表明重构中需要考虑非等距插值公式的影响系数,将变量转换至计算空间内进行MUSCL重构才能保证该过程具有均匀网格下的插值精度。通过理论分析及数值实验证明新算法对于均匀流场完全不会引入坐标变换误差。