检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2019年第11期36卷 230-240页

作者：李萍金福松简方夏飞薛江红熊颖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

采用四分区模型,将含脱层单向铺设复合材料层合板梁分为4个子梁,根据复合材料层合理论,考虑后屈曲路径上位于脱层界面上、下子梁之间的局部受力与变形机制,建立了子梁之间接触力与变形之间的非线性定量关系。在此基础上,结合可伸长梁的... 详细信息

采用四分区模型,将含脱层单向铺设复合材料层合板梁分为4个子梁,根据复合材料层合理论,考虑后屈曲路径上位于脱层界面上、下子梁之间的局部受力与变形机制,建立了子梁之间接触力与变形之间的非线性定量关系。在此基础上,结合可伸长梁的几何非线性理论,推导出了计及接触效应的各子梁的非线性后屈曲控制方程。设定简支板梁的边界条件以及脱层前沿处各子梁之间力和位移的连续性条件,通过对控制方程和定解条件归一化,采用小参数摄动法求解,并根据梁的平衡微分方程的特点,解析其通解与特解的构造,获得了含脱层单向铺设层合梁受轴向压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。通过对含脱层单向铺设的复合材料层合梁进行数值分析,综合讨论了脱层长度和深度等对层合板梁的临界屈曲载荷及接触性能的影响,并将所得的理论解与ABAQUS有限元分析得到的结果进行对比,结果表明二者高度吻合。研究发现梁的屈曲模态包含宏观的整体失效模态和界面的微观屈曲模态。梁的屈曲荷载和接触性能都是其固有属性,前者受梁的几何参数和材料参数的影响较显著,而后者则主要受脱层的位置和大小影响。

关键词：接触效应后屈曲层合梁摄动法脱层

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考虑多尺度界面力学特性的损伤复合材料层合板分岔屈曲性能的等代化

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复合材料学报 2019年第5期36卷 1132-1142页

作者：金福松薛江红夏飞李萍熊颖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

提出了一种等效理论来分析含损伤碳纤维增强树脂T300/QY8911复合材料层合板的分层屈曲。针对含贯穿脱层层合板产生面外弯曲后的受力特点,引入损伤界面的接触效应,根据精确模型所给出的多尺度变形失效机制,提出了一个基于刚度等效理论来... 详细信息

提出了一种等效理论来分析含损伤碳纤维增强树脂T300/QY8911复合材料层合板的分层屈曲。针对含贯穿脱层层合板产生面外弯曲后的受力特点,引入损伤界面的接触效应,根据精确模型所给出的多尺度变形失效机制,提出了一个基于刚度等效理论来分析损伤层合板结构失效的力学性能。通过将含脱层的区域等效成一个几何形状和铺设方式完全一致,但刚度相应折减的完善子板,运用三分区模型,根据板壳理论、复合材料力学等基本原理建立各子板的屈曲控制方程,同时结合边界条件和连续性条件求解。算例分析表明,本文所得的屈曲荷载与考虑接触效应精确模型所得的解析解及ABAQUS有限元结果高度吻合。该研究方法充分考虑了脱层带来的刚度降低以及由于分层界面处非线性抗穿透约束的影响,不仅大大简化了繁琐的推导过程和节省了计算量,而且揭示了深层次的力学机制,更为主要的是,该方法可以有效推广到含多分层损伤层合板的非线性力学性能的评估,为航空航天先进复合材料的结构设计和力学分析提供有力的技术支持。

关键词：刚度等效层合板脱层多尺度分析接触效应

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复合材料层合板壳非线性力学的研究进展

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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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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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显式方法模拟类橡胶材料率相关Mullins效应

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力学学报 2024年第12期56卷 3553-3563页

作者：王晓明田兴兴张振肖衡宁波职业技术学院应用力学研究所浙江宁波315000 暨南大学力学和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

有了加载历史后的类橡胶材料再次加载,会发生应力软化效应,也称为Mullins效应.Mullins效应引起的应力-应变滞回圈会随着应变率的变化而发生改变.首先,经典的类橡胶材料弹性势通常不考虑耗散,无法从理论上解释为什么材料有了加载历史以... 详细信息

有了加载历史后的类橡胶材料再次加载,会发生应力软化效应,也称为Mullins效应.Mullins效应引起的应力-应变滞回圈会随着应变率的变化而发生改变.首先,经典的类橡胶材料弹性势通常不考虑耗散,无法从理论上解释为什么材料有了加载历史以后会产生应力软化现象;其次,传统方法通常把应变率作为固定的参数引入到方程,这样就增加了模型的使用局限性;最后,大部分模型仅仅考虑单一的变形模式(比如单轴拉伸),而真实的材料还可能受到等双轴拉伸、平面应变拉伸等更加复杂的变形模式.文章基于显式方法构造类橡胶材料弹性势,用来模拟不同应变率下考虑Mullins效应的应力-应变关系.首先,通过研究类橡胶材料在加载-卸载下的应力-应变关系,构造耗散随着加载历史变化的规律;其次,将耗散和应变率作为变量引入到形状特征参数中,构造3个基准实验新的形函数表达;最后,利用对数应变构造3个不变量,结合前面得到的形函数,基于Hermite插值方法得到统一弹性势.结果表明,通过统一弹性势可以分别推导得到3个基准实验下的应力-应变关系,对于率相关Mullins效应的实验数据可以进行精确的匹配与合理的预测.本研究工作所有的参数通过显式方法给出,大大减少了计算代价,为类橡胶材料的工程设计和实际应用提供了重要数据和设计指导.

关键词：弹性势 Mullins效应应变率耗散形函数

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考虑界面接触效应的复合材料层合板分层屈曲的三维有限元分析

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机械强度 2019年第2期41卷 377-382页

作者：熊颖薛江红陈叔华张建文夏飞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

运用Abaqus有限元软件模拟含脱层的复合材料层合板的屈曲过程。运用实体单元构建复合材料层合板模型,采用线弹性本构关系,考虑脱层间的接触效应,在脱层界面处施加硬接触的法向行为,防止脱层界面上下两部分的相互贯穿,保证变形的协调性... 详细信息

运用Abaqus有限元软件模拟含脱层的复合材料层合板的屈曲过程。运用实体单元构建复合材料层合板模型,采用线弹性本构关系,考虑脱层间的接触效应,在脱层界面处施加硬接触的法向行为,防止脱层界面上下两部分的相互贯穿,保证变形的协调性。通过数值算例,综合讨论了不同深度、不同宽度、不同长宽比以及有无接触效应时对屈曲极限荷载的影响。同时对无损伤层合板在相同参数的情况下的屈曲进行了模拟,获得了临界荷载值,将有限元结果与理论解比较后数值吻合,结果表明,所建立的模型能够准确的模拟脱层板屈曲过程。

关键词：复合材料层合板屈曲脱层接触效应有限元分析

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各向异性杆扭转问题的一种数值方法

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西南大学学报（自然科学版） 2017年第12期39卷 179-184页

作者：李善倾袁鸿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

将R-函数理论用于分析具有任意形状截面的各向异性杆弹性扭转问题.首先引入坐标变换将扭转问题的应力函数方程化成拉普拉斯算子方程,再利用拉普拉斯算子的基本解、边界方程及R-函数构造一个准Green函数,其满足了齐次边界条件.后再应用Gr... 详细信息

将R-函数理论用于分析具有任意形状截面的各向异性杆弹性扭转问题.首先引入坐标变换将扭转问题的应力函数方程化成拉普拉斯算子方程,再利用拉普拉斯算子的基本解、边界方程及R-函数构造一个准Green函数,其满足了齐次边界条件.后再应用Green公式将各向异性杆弹性扭转问题的拉普拉斯算子方程转化为积分方程,应用R-函数理论选择适当的边界方程来消除积分方程的奇异性.数值算例表明,此方法是一种有效的数值方法.

关键词： R-函数 Green函数积分方程各向异性杆扭转问题

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显式模拟类橡胶材料应力软化引起的不可恢复变形及其各向异性特征

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力学学报 2021年第7期53卷 1999-2009页

作者：王晓明吴荣兴蒋义肖衡宁波职业技术学院应用力学研究所浙江宁波315000 宁波建工工程集团有限公司浙江宁波315000 暨南大学力学和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

类橡胶材料在经过初次加载后会产生应力软化现象,也就是Mullins效应.实验证明应力软化现象会导致材料产生不可恢复变形,同时引入各向异性特征.本文基于对数应变构造一个多轴可压缩应变能函数,先引入耗散来表征应力软化现象,再引入依赖... 详细信息

类橡胶材料在经过初次加载后会产生应力软化现象,也就是Mullins效应.实验证明应力软化现象会导致材料产生不可恢复变形,同时引入各向异性特征.本文基于对数应变构造一个多轴可压缩应变能函数,先引入耗散来表征应力软化现象,再引入依赖耗散大小的不可恢复变形量以及各向异性特征量,使得新模型既可以表征Mullins效应,又能模拟应力软化作用下产生的不可恢复变形和各向异性特征.本文在各向同性形函数的基础上,通过球坐标系的思想,进一步发展并提出了一个任意方向适用的各向异性形函数.新模型在材料尚未发生软化(耗散为0)的情况下,表现出各向同性;一旦发生应力软化(耗散大于0),则变为各向异性.随着加载-卸载循环的累积,耗散逐渐变大,不可恢复变形也随之变大直到达到一个稳定的值,各向异性特性也逐渐变得明显.新方法得到的结果可以精确匹配经典的实验数据,并预测不同方向的应力软化现象以及由此产生的不可恢复变形和各向异性特征.

关键词：应力软化不可恢复变形各向异性耗散形函数

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显式方法精确模拟形状记忆合金循环荷载下的变形行为

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力学季刊 2022年第3期43卷 614-628页

作者：王晓明王译仪肖衡金天付宁波职业技术学院应用力学研究所浙江宁波315000 暨南大学力学和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 宁波威孚天力增压技术股份有限公司浙江宁波315000

本文提出全新的有限弹塑性J2流方程,用来显式、精确地模拟SMAs(形状记忆合金)材料在循环加载-卸载条件下从塑性逐渐转变为伪弹性的变形行为.首先,改进流动法,使得本构方程耦合屈服中心的移动和屈服面的增大,并改进背应力演化方程,使模... 详细信息

本文提出全新的有限弹塑性J2流方程,用来显式、精确地模拟SMAs(形状记忆合金)材料在循环加载-卸载条件下从塑性逐渐转变为伪弹性的变形行为.首先,改进流动法,使得本构方程耦合屈服中心的移动和屈服面的增大,并改进背应力演化方程,使模型可以产生强烈的包辛格效应,从理论上具备模拟SMAs独特变形行为的能力;其次,构造全过程下的统一硬化函数显式表达式,代入本构方程后能得到符合要求的形函数;再次,利用选定的数据点构造统一光滑的上屈服函数,再利用上下屈服应力之间的一种线性关系,推导得到下屈服阶段的形函数;最后,只需要给定一个参数就可以得到单个循环结果,利用拉格朗日插值方法构建参数随循环次数变化的函数,就可以模拟任意循环荷载下的变形行为.通过模型结果和实验数据对比证明新方法的有效性.

关键词：显式形状记忆合金塑性伪弹性形函数

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聚烯烃弹性体的力学性能及对床垫体压分布的影响

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中国塑料 2023年第11期37卷 24-34页

作者：潘宏阳陈宗勇廖廷茂袁鸿暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室应用力学研究所广州510632 大自然科技股份有限公司贵阳550000 广州理工学院建筑工程学院广州510540

选择聚烯烃弹性体(POE)作为床垫的芯层材料,通过对POE试件进行静力学测试和疲劳耐久性测试,比较分析各试件的加载变形曲线,探讨POE的抗疲劳压缩性能、支撑性能影响因素。同时,选择二阶Ogden模型和三参数Mooney-Rivlin模型表征POE的非线... 详细信息

选择聚烯烃弹性体(POE)作为床垫的芯层材料,通过对POE试件进行静力学测试和疲劳耐久性测试,比较分析各试件的加载变形曲线,探讨POE的抗疲劳压缩性能、支撑性能影响因素。同时,选择二阶Ogden模型和三参数Mooney-Rivlin模型表征POE的非线性力学行为,简化人-床界面接触过程,利用有限元评估出POE床垫的减压性能。结果表明:POE的厚度、硬度损失两者之间无明显的几何关系,并未随着密度的增大显著增大,密度对最小静态缓冲系数影响不大;POE压缩系数大于2.8,硬度压力值达到0.77 N/cm^(2),满足不同重量的人对床垫材料的支撑要求;二阶Ogden模型和三参数Mooney-Rivlin模型具备预测POE材料大变形的能力,但三参数Mooney-Rivlin模型在描述小变形范围内存在不足;2种密度的POE床垫较于乳胶/山棕床垫应力传导均匀、层次分明,峰值压力减压百分比最高达94.11%、94.23%,足以满足日常生产生活的需要。

关键词：聚烯烃弹性体力学性能超弹性模型有限元仿真减压性能

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