检索结果-内蒙古大学图书馆

力学学报 2017年第3期49卷 487-506页

作者：刘人怀薛江红暨南大学力学与建筑工程学院应用力学研究所广州510632 暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室广州510632

复合材料层合板壳是由多种组分材料组合而成.与单一材料的板壳结构相比,它无明确的材料主方向,各层间材料间断和不连续,具有明显的几何非线性和材料非线性等新的特点.其失效模式也远比单一材料的情况复杂,具有如基体开裂、脱胶、分层、... 详细信息

复合材料层合板壳是由多种组分材料组合而成.与单一材料的板壳结构相比,它无明确的材料主方向,各层间材料间断和不连续,具有明显的几何非线性和材料非线性等新的特点.其失效模式也远比单一材料的情况复杂,具有如基体开裂、脱胶、分层、分层裂纹偏转、多分层以及分层传播等多种模式.各国学者基于不同的考虑,提出了多种方法研究复合材料层合板壳的失效.首先,在简要介绍了层合板壳线性力学基本理论的基础上,重点回顾了层合板壳结构非线性力学几种基本理论发展的过程,主要阐述了经典大挠度非线性理论、一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论、锯齿理论、广义分层理论的理论体系及基本公式,并对几种理论之间的联系和差异进行了总结;其次,介绍了当前层合结构非线性领域的研究进展,综述了典型复合材料板壳结构的失效机理及优化设计、复合材料板壳结构在复杂环境下的破坏机理、复合材料板壳结构的物理非线性、含脱层纤维增强复合材料板壳结构的破坏机理等各研究热点的最新研究成果;最后,对该领域未来的研究方向进行了展望.

关键词：复合材料层合板壳非线性力学

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基于位移响应协方差参数的数值仿真和实测损伤识别研究

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计算力学学报 2020年第5期37卷 629-636页

作者：李雪艳汪羽凡暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室广州510632

本文使用结构位移响应协方差参数进行结构损伤识别,首先推导和建立位移响应协方差参数的解析公式,它是结构频率、振型和阻尼等模态参数的函数,结构物理参数的改变会导致该协方差参数的改变;对一个七层框架结构进行数值模拟分析来演示该... 详细信息

本文使用结构位移响应协方差参数进行结构损伤识别,首先推导和建立位移响应协方差参数的解析公式,它是结构频率、振型和阻尼等模态参数的函数,结构物理参数的改变会导致该协方差参数的改变;对一个七层框架结构进行数值模拟分析来演示该方法的有效性,通过比较结构不同状态下各单元位移响应协方差参数CoD的分布曲线,研究各单元CoD与损伤程度的关系曲线,发现损伤位置处的CoD改变最大,其次是对称和附近单元,通过单损伤和多损伤工况研究分析,表明基于结构损伤前后CoD的改变,能成功判定损伤发生和识别出损伤位置,最后把该方法应用于一个实验室简支钢梁的损伤识别,通过对锤击振动下的加速度响应进行二次积分得到位移响应,并比较钢梁损伤前后的CoD,得到损伤概率向量,成功识别出损伤位置。该方法具有较好的噪声鲁棒性,无需结构分析模型,计算简便,具有较好的工程应用性。

关键词：结构损伤识别位移响应协方差脉冲响应函数结构健康监测

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基于偶应力理论微纳米Mindlin板的尺度效应分析

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应用数学和力学 2022年第7期43卷 740-751页

作者：薛江红何赞航夏飞李泽嵘金福松杨鹏暨南大学力学与建筑工程学院“重大工程灾害与控制”教育部重点实验室广州510632

基于偶应力理论,建立了适用于微纳米结构的Mindlin板理论.考虑横向剪切变形和材料的尺度效应并引入长度尺寸参数,推导了各向同性微纳米Mindlin板的本构方程.根据板的平衡条件,进一步推导出用位移函数和转角函数表示的板的屈曲和振动控... 详细信息

基于偶应力理论,建立了适用于微纳米结构的Mindlin板理论.考虑横向剪切变形和材料的尺度效应并引入长度尺寸参数,推导了各向同性微纳米Mindlin板的本构方程.根据板的平衡条件,进一步推导出用位移函数和转角函数表示的板的屈曲和振动控制方程.通过对位移和转角变量进行空间和时间域上的分离,得出了四边简支(SSSS)和对边简支、对边固支(SCSC)两种边界情况下微纳米板的屈曲和振动问题的解析解.然后利用MATLAB软件进行算例分析,获得了不同尺寸参数、长宽比、厚长比等情况下板的临界屈曲荷载和固有频率.研究结果与已有文献中的结果以及ABAQUS有限元仿真解进行对比,结果表明,不同参数下的三种方法得到的结果均十分接近.算例分析发现,尺度效应对屈曲载荷和固有频率都有显著影响.

关键词：偶应力尺度效应 Mindlin板理论屈曲振动

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软基体混合胞孔材料的力学性能及抗多次冲击性能

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爆炸与冲击 2022年第6期42卷 60-68页

作者：陈松习会峰黄世清王博伟王小刚暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室广东广州510632 佛山软谷科技有限公司广东佛山528000

为了探索具有优异吸能性能的软基体混合胞孔材料的力学性能,研究该类材料在多次冲击下的冲击响应和材料的可恢复性,对一种软基体混合胞孔材料—人工软骨仿生超材料(artificial cartilage foam,ACF)进行了不同速度下的单轴拉伸和压缩实验... 详细信息

为了探索具有优异吸能性能的软基体混合胞孔材料的力学性能,研究该类材料在多次冲击下的冲击响应和材料的可恢复性,对一种软基体混合胞孔材料—人工软骨仿生超材料(artificial cartilage foam,ACF)进行了不同速度下的单轴拉伸和压缩实验,得到了ACF材料在不同应变率条件下的应力-应变曲线。并利用落锤冲击实验机对ACF材料和另一种软基体混合胞孔材料—发泡聚丙烯材料(expanded polypropylene,EPP)进行了多次冲击下的对比测试,得到了2种材料在单次和多次冲击下的动力学响应。实验结果表明:ACF材料是一种应变率敏感的材料,随着应变率的提升,材料的弹性模量、抗拉强度和抗压强度均逐渐提高;在50 J冲击能量作用下,ACF材料能够吸收96%以上的冲击能量,远高于EPP材料的70%,ACF材料具有更加优异的吸能性能;5次冲击后ACF材料的最大峰值力、最大变形量和吸能能力几乎不变。相比于EPP材料,ACF材料有良好的可恢复性,且具有稳定的多次抗冲击能力。这些研究为软基体混合胞孔材料在多次冲击防护中的应用提供了实验依据。

关键词：软基体混合胞孔材料应变率效应多次冲击可恢复性

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反对称铺设复合材料层合板非线性后屈曲分析

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应用力学学报 2023年第4期40卷 778-787页

作者：张雅倩刘轶轩吴泳芙金福松薛江红暨南大学力学与建筑工程学院 “重大工程灾害与控制”教育部重点实验室广州510632

基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对... 详细信息

基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对分析结果的影响。采用摄动法将无量纲的非线性控制方程及边界条件展开成一系列非齐次线性摄动方程组,分析各阶摄动方程的通解与特解的构造,并逐次求解,建立了反对称铺设复合材料层合板受单向均布压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。进而运用ABAQUS软件对复合材料层合板在面内压缩载荷作用下的屈曲和后屈曲进行有限元分析,结果表明理论解与ABAQUS结果十分接近,验证了理论解的正确性。在此基础上进一步讨论了铺设角度、铺设层数和拉弯耦合效应等对层合板后屈曲性能的影响。研究发现层合板的屈曲载荷受铺设角度与层数的影响较为显著,而拉弯耦合效应使板的屈后强度大大降低。

关键词：复合材料层合板后屈曲摄动法有限元分析

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基于Volterra级数和递推最小二乘法的结构振动响应非线性特征和损伤识别

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计算力学学报 2024年

作者：李雪艳赖煜山刘恩刘荣林赵卫暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室

当结构发生损伤时有可能引发结构的非线性振动，所以进行非线性识别可以检测结构损伤。而Volterra级数可以为非线性振动分析提供简明的分析模型，可以分离振动响应的线性和非线性成分，从而建立起更灵敏的非线性特征指标。在识别Volterr... 详细信息

当结构发生损伤时有可能引发结构的非线性振动，所以进行非线性识别可以检测结构损伤。而Volterra级数可以为非线性振动分析提供简明的分析模型，可以分离振动响应的线性和非线性成分，从而建立起更灵敏的非线性特征指标。在识别Volterra核时，需要输入激励响应和输出振动响应，是一个反问题求解问题。为了避免测试激励响应，本文使用不同测点的振动响应作为输入响应。为了避免矩阵求逆和病态求解问题，提出使用递推最小二乘法。研究了Volterra级数分离的各振动响应成分的特点，然后构建了非线性特征指标，进行非线性损伤位置的识别。为了消除激励位置和输入振动响应位置对非线性特征指标的影响，使用贝叶斯融合对最后的特征指标向量进行融合，最后能准确地识别出损伤位置。通过七层框架结构的多工况分析，验证了所提方法的有效性。

关键词： Volterra级数递推最小二乘法非线性特征识别损伤识别贝叶斯融合

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纤维增强复合材料混合模式分层破坏数值模拟研究

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应用力学学报 2023年第3期40卷 545-557页

作者：刘志明陈静芬毛欢陈君昱暨南大学力学与建筑工程学院“重大工程灾害与控制”教育部重点实验室广州510632

本研究建立了纤维增强复合材料层合板混合模式弯曲破坏试件有限元模型,采用内聚力模型和黏结单元模拟复合材料界面层的力学行为,对现有复合材料层合板混合模式分层破坏试验进行数值模拟,预测与试验荷载-位移曲线吻合良好。根据已建立的... 详细信息

本研究建立了纤维增强复合材料层合板混合模式弯曲破坏试件有限元模型,采用内聚力模型和黏结单元模拟复合材料界面层的力学行为,对现有复合材料层合板混合模式分层破坏试验进行数值模拟,预测与试验荷载-位移曲线吻合良好。根据已建立的有限元模型,探讨了内聚力模型的材料参数如界面单元刚度、界面破坏强度、断裂能以及单元尺寸、不同材料软化法则和材料破坏准则等对弯曲试件混合模式破坏试验数值模拟准确性和收敛性的影响。结果表明,合理选择单元尺寸可保证数值模拟的精确性;合理选用材料软化法则和界面单元刚度对运算效率提高尤为关键;断裂能取值必须足够准确以获得合理的数值分析结果;界面极限强度的选择对运算结果影响微小。而材料破坏准则的选取对混合模式分层破坏数值模拟运算效率区别明显。研究结果为更有效地使用内聚力模型及黏结单元提供了参考指导作用。有利于工程师在进行复合材料层合板分层失效分析遇到收敛困难时,更好地选择相关参数和准则以保证数值计算的收敛性,精确性和运算效率。

关键词：复合材料内聚力模型黏结单元分层破坏

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高低周循环弯曲金属梁强度弱化至破坏的模拟

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华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第1期51卷 9-15页

作者：肖衡李紫韬詹林王思宇暨南大学力学与建筑工程学院广东广州510632 暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室广东广州510632 浙江大学航空航天学院浙江杭州310013

基于全程耗散新弹塑性模型,给出金属梁高低周弯曲疲劳破坏的全程统一模拟结果.在不涉及通常引入的损伤变量及特设失效判据的基础上,直接表征金属梁在循环弯曲过程中弯曲强度全程渐变弱化直至丧失的复杂行为.在考虑金属材料从强化到软化... 详细信息

基于全程耗散新弹塑性模型,给出金属梁高低周弯曲疲劳破坏的全程统一模拟结果.在不涉及通常引入的损伤变量及特设失效判据的基础上,直接表征金属梁在循环弯曲过程中弯曲强度全程渐变弱化直至丧失的复杂行为.在考虑金属材料从强化到软化转变的基础上,导出金属梁在循环弯曲过程中截面上非均匀应力-应变和弯矩-曲率的显式关系,并分析金属梁的非线性循环弯曲响应及强度弱化效应,由此直接导出破坏循环数随曲率幅值变化的弯曲疲劳特征曲线,无须借助较为耗时的有限元手段.数值结果表明模型预言与梁循环弯曲的实际疲劳特征一致.

关键词：金属梁拉伸和压缩应力-应变关系强化和软化循环弯曲疲劳特征

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CFRP加固钢板的粘结界面剥离破坏

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复合材料学报 2021年第12期38卷 4090-4105页

作者：李腾宁志华吴嘉瑜暨南大学力学与建筑工程学院“重大工程灾害与控制”教育部重点实验室广州510632 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055

II型界面破坏是碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢板常见的破坏方式之一。为揭示CFRP加固钢板粘结界面破坏的力学机制,开展了单剪试验和双剪试验分别研究了CFRP-钢板界面力学性能及破坏过程,并采用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向... 详细信息

II型界面破坏是碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢板常见的破坏方式之一。为揭示CFRP加固钢板粘结界面破坏的力学机制,开展了单剪试验和双剪试验分别研究了CFRP-钢板界面力学性能及破坏过程,并采用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向应变分布进行监测。对比两个试验的破坏模式发现,双剪试件的粘结界面主要发生II型破坏,界面破坏的主要力学原因是剪应力;而存在偏心加载的单剪试件,粘结界面上的剪应力和偏心加载引起的弯矩共同作用,使粘结界面发生I/II型混合模式失效。在II型破坏模式下,不同粘结长度的极限荷载及粘结滑移值随着粘结长度的增大而增大,但当粘结长度超过有效粘结长度后,极限荷载及极限滑移值基本保持不变。而在所讨论的偏心加载引起的界面I/II型混合破坏模式下,不同粘结长度的极限荷载基本不变。基于试验数据得到的双线性粘结-滑移关系建立了有限元模型,对CFRP加固钢板的II型界面粘结破坏行为进行分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。

关键词： CFRP加固钢板双剪试验单剪试验数字图像相关技术粘结-滑移关系

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含脱层层合板分叉屈曲的宏微观失效机制分析

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应用力学学报 2019年第1期36卷 28-35,251页

作者：夏飞李萍金福松熊颖薛江红暨南大学力学与建筑工程学院应用力学研究所"重大工程灾害与控制"教育部重点实验室广州510632

根据板壳理论并考虑层合板脱层处的接触效应影响,推导了层合板的控制方程,借助量纲归一化分析建立了该问题的八次特征方程。通过对特征方程各参数进行定性分析,建立了求解八次方程根的解析表达式,发现了层合板的宏微观变形模态。利用MAT... 详细信息

根据板壳理论并考虑层合板脱层处的接触效应影响,推导了层合板的控制方程,借助量纲归一化分析建立了该问题的八次特征方程。通过对特征方程各参数进行定性分析,建立了求解八次方程根的解析表达式,发现了层合板的宏微观变形模态。利用MATLAB软件进行算例分析,获得了在不同脱层情况下层合板的屈曲模态参数和临界屈曲荷载。研究表明:层合板的屈曲模态包含整体一致的宏观变形和界面处的微观变形。研究结果与ABAQUS的有限元解进行了对比,结果表明:理论解与有限元分析的结果非常一致。论文从理论分析的角度研究了复合材料矩形层合板的屈曲问题,从理论上剖析了分层层合板的宏微观失效模态。

关键词：矩形层合板宏微观失效特征方程分叉屈曲分层

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