任意梯度分布功能梯度圆环的热弹性分析

对沿径向任意变化的材料参数的功能梯度圆环进行了热弹性分析.与以前关于该问题的分析不同,既不需要预先给定具体的梯度变化形式,也不需要对结构进行细分.给出一种新的有效解法将问题转换为求解Fredholm积分方程,从而通过Fredholm积分方程的解给出热应力和位移的分布情况.最后通过算例分析了内外表面受不同温度作用时,材料参数呈现梯度变化对圆环的应力和位移变化的影响,计算结果表明某些特定的材料梯度可有效缓解圆环内的热应力分布.该文得到的结果对功能梯度圆环在结构安全设计方面有重要的理论指导意义.     

带球形空腔的广义热弹性无限大材料的弹性模量和传热系数与材料参考温度的相关性

利用具某一松弛时间的广义热弹性方程求解了带球形空腔的无限大材料问题．该材料的弹性模量和传热系数是可变的．空腔的内表面没有力作用,但有热冲击作用．利用Laplace变换求得直接逼近解．数值求解了Laplace逆变换．给出了温度、位移和应力的分布图．     

功能梯度厚壁中空圆柱体弹性动力学平面应变响应的解析解

研究了边界表面受均布动压力作用的功能梯度(FGM)厚壁中空圆柱体,给出了其平面应变响应下的弹性动力学解．假设材料性能(除Poisson比外)随厚度按幂律函数变化．为了得到一个精确解,将动力径向位移分为准静力部分和动力部分,导出了每个部分的一个解析解．先由Euler方程得到准静力学部分的解,再由分离变量法和正交展开法得到动力学部分的解．在不同动荷载作用下,对不同的FGM中空圆柱体,画出径向位移和应力图,并对本方法的优点进行了讨论．该解析解适用于中空圆柱体各种组合的FGM,厚度可以是任意的,初始条件也可以是任意的,壁面上均匀分布着任意形式的动压力．     

弹性半空间热冲击问题的广义热弹性解

基于Laplace变换技术及其极限定理,推导了基于分数阶积分的不同广义热弹性理论模型下弹性半空间受热冲击作用的渐近解,该渐近解可以准确地揭示热量在弹性体内传播的波动特性,并可以捕捉到受热冲击作用在弹性波波前位置处产生的阶跃现象.通过对热冲击下弹性波的传播及热弹性响应的渐近求解及结果分析,比较了不同广义热弹性理论对于热冲击问题的预测能力,并揭示了热传输能力的不同对于热弹性行为的影响.     

有限厚度圆柱壳热冲击问题的广义热弹性解

针对包含有界边界的轴对称结构受热冲击作用的广义热弹性问题进行了研究分析.基于Lord-Shulman广义热弹性理论(L-S理论),构建了热冲击下有限厚度圆柱壳热弹性响应的广义热弹性模型.借助Laplace(拉普拉斯)变换技术以及Bessel函数的渐进特性,推导了温变载荷作用下,圆柱壳内部位移、温度以及应力场的解析表达式.该表达式不仅可以清楚地揭示热冲击下热波、热弹性波在壳体内部的传播、反射以及叠加的作用过程,更可准确地捕捉到热波、热弹性波波前位置处的阶跃现象,并对热冲击诱发的动态热应力峰值进行有效预测.     

功能梯度梁在热-机械荷载作用下的几何非线性分析

基于经典梁理论，运用虚功原理和变分法推导了均匀变温场与横向均布荷载联合作用的功能梯度梁的几何非线性控制方程.考虑端部不可移夹紧边界条件，运用打靶法求解了该两点边值问题.当横向均布荷载为0时，考察了功能梯度梁的热屈曲临界升温和屈曲平衡路径.当均匀变温与横向均布荷载都不为0时，考察了功能梯度梁的荷载 挠度曲线.数值结果表明:随材料体积分数指数增加，梁的有量纲热屈曲临界升温显著减小，后屈曲变形显著增加；变温对功能梯度梁的荷载 挠度曲线影响非常显著.发现了功能梯度梁的双稳态构形及其转换现象，梁的最终平衡位形不但与变温及荷载参数有关，还与加载历程有关.     

在重力作用下的上覆无限热弹性流体对广义热弹性固体转动的影响

计及上覆无限热弹性流体的重力作用,沿界面有不同的外力作用时,研究广义热弹性固体的旋转变形问题.在Laplace和Fourier域内,通过积分变换,得到了位移、应力及温度分布的表达式.然后在物理域内,应用数值逆变换方法,得到这些分量的值,并讨论了该问题的一些特例.结果以图形方式给出,显示了介质的旋转以及重力作用的影响.     

带扩散的广义热弹性固体中移动荷载引起的二维相互作用

当一个移动荷载沿着一个坐标轴作用在介质边界上时,研究了该具有广义热弹性扩散的均匀各向同性介质中的扰动.应用特征值逼近方法,研究了Laplace-Fourier变换域中的二维扰动问题.在Fourier扩展技术的基础上,利用Laplace数值逆变换技术,求解了位移分量、应力、温度场、浓度和化学势的解析表达式.数值计算了铜类材料的这些表达式,并给出有关图形.作为特殊情况,给出了广义热弹性介质和弹性介质中,扩散和热效应的理论结果和数值结果.     

指数型体积分数功能梯度材料的薄壁圆柱壳振动

研究了指数型体积分数对功能梯度薄圆柱壳振动频率的影响.壳体厚度方向上的材料特性呈指数律变化.由Love薄壳理论,得到应变-位移及曲率-位移关系表达式.利用Rayleigh-Ritz方法,导出壳体的固有频率方程.假定轴向形态关系是典型的梁函数.壳体的固有频率取决于组合材料的体积分数.所得结果与已有文献的结果进行对比分析,说明本方法是正确的.     

横观各向同性广义热弹性扩散Rayleigh波在自由表面上的传播

基于广义热弹性扩散理论，边界无应力作用、绝热／恒温和化学势边界条件作用下，研究均匀、横观各向同性、热弹性扩散半空间Rayleigh波的传播．采用Green和kndsay（GL）理论，热扩散和热扩散．力学松弛条件采用4个不同的时间常数加以控制．导出了所研究介质中表面波传播的久期方程．为了说明和比较分析结果，用图形示出了各向异性和扩散对相速度、衰减系数的影响．同时，还推导了某些特殊情况下的频率方程．     

变截面功能梯度棒的一维全约束热应力

求解了变截面功能梯度棒的一维全约束热应力问题.假设棒在热膨胀主轴上没有剪应力只有纵向应变,且沿热膨胀的主轴,棒的线膨胀系数和弹性模量呈幂函数变化.材料力学观点下计算了棒自由时的缩短量和棒受未知拉力时的伸长量,并借助全约束假设令其相等,确定未知拉力值,进一步得到棒沿热膨胀主轴上热应力分布的解析解.结果进行退化后可得到与均匀棒相关问题完全一致的结果.数值算例详细的分析了圆孔半径以及功能梯度参数等对热应力的影响.     

三相滞后对有球形空腔无限介质双温广义热弹性的影响

就各向同性的无限弹性体,具有一个球形空腔时,从双温广义热弹性理论（2TT）角度,研究三相滞后热方程的热弹性相互作用问题．在三相滞后理论中,热传导方程是一个含时间四阶导数的、双曲型的偏微分方程．假设无限介质初始时静止,通过Laplace变换,将基本方程用向量矩阵微分方程的形式表示,然后通过状态空间法求解．将得到的通解应用于特殊问题:空腔边界上承受着热荷载（热冲击和坡型加热）和力学荷载．使用Fourier级数展开技术,实现Laplace变换的求逆．计算了铜类材料物理量的数值解．图形显示,两种模型:带能量耗散的双温Green-Naghdi理论（2TGNIII）和双温3相滞后模型（2T3相）明显不同．还对双温和坡型参数的影响进行了研究．     

功能梯度压电圆柱体的旋转分析及其应用——内压和热荷载作用下的力学传感器

对旋转的功能梯度压电(FGP)圆柱体,进行了精确的热弹性分析．圆柱体同时承受电、热和力学荷载的作用,这是一个旋转传感器或者调节器的简化模型．应用能量法得到系统的控制微分方程．为了正确地评估能量函数,引进了一个被称为“附加能量”的新项．在两种边界条件下:自由旋转的圆柱体和受内压作用的圆柱体,求解所得到的控制方程．研究角速度对各个物理量沿半径分布的影响．所研究的结构也可以认为是,在压力及热荷载作用下,测量圆柱体角速度的一个传感器．结果表明,电势与角速度成正比例关系．