压电曲壳结构的形状控制和优化设计

研究了使用最少和最合理的压电片布置,以及最合理的多点输入电压,对曲壳类结构实施最佳的形状控制.首先,采用HS-ANS法,构造能够克服剪切自锁、梯形自锁和厚度自锁的压电曲壳结构实壳单元.然后,利用遗传算法的组合优化,对作动器的数目和位置进行设计,进一步利用遗传算法的数值优化,对各作动器的作用电压值进行优化,并给出一般计算过程.最后的算例表明,给出的实壳单元和优化设计方法,可以非常有效地实现对曲壳类结构的形状控制.     

旋转压电纳米梁的振动分析

本文基于非局部弹性理论，对旋转压电纳米梁模型的振动进行了分析．首先由哈密顿原理导出旋转压电纳米梁的动力学控制方程及相应的边界条件；再通过微分求积法对控制方程和两类边界条件进行离散；最后通过数值计算分析振动特性．通过改变旋转角速度、轮毂半径、非局部参数以及外部电压分析它们对压电纳米梁振动频率的影响关系．数值结果表明这些参数对压电纳米梁固有频率有不可忽略的影响，本文进一步讨论了旋转角速度对结构模态的影响．     

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

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.     

弹塑性扭转问题具多项式基的径向点插值无网格法

对于弹塑性扭转问题描述的椭圆变分不等式,采用具多项式基的径向点插值法无网格方法与Uzawa方法耦舍,得到了带松弛因子的离散迭代算法,并给出了数值算例,分析了参数对结果的影响.通过与有限元法比较,表明该方法是求解弹塑性扭转问题的有效的方法之一.     

具有压电材料薄板弯曲控制的有限元法

考虑一均匀各向同性薄板结构,在其上下表面离散分布状压电执行元件,在横向外载和电压共同作用下,分析板的弯曲变形,并通过变化作用于执行元件上的电压对板的变形进行控制,根据逆压电效应将电压转换成作用于板上的等效作用量,用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理导出压电结构板弯曲变形的有限元公式,并对环形板情况进行数值计算。     

强电场和机械荷载联合作用下压电层合梁的非线性变形

本文研究简支,固支和悬臂压电层合梁在强电场和机械荷载联合作用下的非线性变形。考虑材料的电致伸缩和电致弹性压电效应以及几何非线性导出压电层合梁的数学模型。并求得在电场和均布力联合作用下各种边界条件梁的挠度和位移解析表达式。通过对双压电晶片梁和单压电晶片梁的数值计算及分析得到线性与非线性模型之间的差别和适用范围。     

基于虚拟激励法的车-轨-桥耦合系统的随机振动响应分析

轨道随机不平顺作为引起车辆-轨道-桥梁耦合系统振动的最重要的激励源,对列车过桥平稳性有着至关重要的影响．建立车辆-轨道-桥梁耦合垂向振动模型,采用虚拟激励法,计算随机不平顺激励下车辆运行的平稳性以及轨道和桥梁结构的振动特性,避免了繁复的时频转换和复杂的数值积分．数值分析了不同速度下列车过桥的平稳性和列车对不平顺波长的敏感范围．经过分析得到,列车运行速度越大,过桥平稳性指标越大,即舒适性越差;而且影响列车平稳性的不平顺波长越长,其影响范围越大．     

基于非局部弹性理论的纳米板横向振动

本文利用非局部弹性理论研究了单层石墨烯的纳米板的横向自由振动响应．通过迭代法推导了非局部应力表达,进一步通过哈密顿原理推导了纳米板的控制方程,应用纳维解法得到四边简支纳米板振动固有频率的数值解,并将本文研究结果与已有文献结果进行对比,进一步讨论了小尺寸效应,以及纳米板的三维尺寸和半波数对振动频率的影响．结果表明：非局部效应的存在使得纳米板的等效刚度和固有频率降低;半波数的增加则使得纳米板的固有频率提高．相关分析结果对基于二维纳米材料的新设备的设计和优化具有重要意义．     

分析复合材料层合板弯曲和振动的一种有效无网格方法

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.