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固体力学学报 2024年第2期45卷 213-224页

作者：陈卫方耀楚彭林欣南华大学土木工程学院衡阳421001 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 广西防灾减灾与工程安全重点实验室工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004

针对功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)板屈曲行为问题,提出一种含7个自由度变量改进Reddy型三阶剪切变形理论(TSDT)和移动克里金(MK)插值的无网格模型.该模型不但能避免无网格法中第二类边界条件难以施加的问题,且不需人工引入剪切... 详细信息

针对功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)板屈曲行为问题,提出一种含7个自由度变量改进Reddy型三阶剪切变形理论(TSDT)和移动克里金(MK)插值的无网格模型.该模型不但能避免无网格法中第二类边界条件难以施加的问题,且不需人工引入剪切修正因子,适用于薄/中厚/厚板问题,同时具有较高的计算精度.通过Halpin-Tsai模型来预测FG-GRC板的有效杨氏模量,并根据混合定律来确定其有效泊松比.利用最小势能原理推导了含7个未知量FG-GRC板屈曲的无网格控制方程.通过与文献结果对比验证了方法的收敛性及有效性.数值结果表明:当FG-GRC板的总层数NL小于10~15时,FG-O和FG-X型的FG-GRC板临界屈曲荷载变化率较为剧烈,说明该阶段相较于环氧树脂板,GPLs增强板的刚度降低(或增加)较快;当FG-GRC板的总层数NL>10~15时,临界屈曲荷载变化率较为平缓;随着GPLs的长厚比l_(GPL)/hGPL增加到1000左右,FG-GRC板临界屈曲荷载急剧增加.当GPLs的长厚比l_(GPL)/hGPL增加到2000以上时,FG-GRC板临界屈曲荷载趋向于稳定且GPLs的长宽比l_(GPL)/wGPL和长厚比l_(GPL)/hGPL对FG-GRC板临界屈曲荷载影响不再明显.

关键词：功能梯度石墨烯增强复合材料板改进Reddy型三阶剪切变形理论移动克里金临界屈曲荷载

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改进Reddy型三阶剪切变形理论下FG-GRC板弯曲和模态分析的无网格法

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振动与冲击 2024年第2期43卷 79-87,305页

作者：杨立军陈孔陈卫湖南文理学院芙蓉学院湖南常德415000 中国建筑第八工程局有限公司南方公司南宁530004 南华大学土木工程学院湖南衡阳421001

基于含7个自由度变量的改进Reddy型三阶剪切变形理论(third-order deformation theory,TSDT)假设,采用稳定移动最小二乘近似(stabilized moving least-square approximation,SMLS)的无网格法研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene-reinforced composite,FG-GRC)板结构的静态线性弯曲和自振模态。通过Halpin-Tsai模型来估算材料的有效弹性模量,有效质量密度和泊松比由混合定律确定。利用最小势能原理和Hamition原理分别推导了FG-GRC板的线性弯曲和自振频率无网格控制方程。由于基于SMLS构造的形函数不满足克罗内克条件,故采用完全转换法处理本质边界条件。该研究首先介绍了基于TSDT下FG-GRC板的SMLS离散模型;随后通过与已有成果进行比较,检验了本文方法的收敛性及准确性;最后数值分析了石墨烯片(graphene platelets,GPLs)分布模式,质量分数、几何参数、总层数及边界条件等对FG-GRC板结构弯曲和模态的影响。

关键词：改进Reddy型三阶剪切变形理论(TSDT) 功能梯度石墨烯增强复合材料板稳定移动最小二乘近似(SMLS) 线性弯曲自振频率

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基于C-HSDT的FG-GRC板大挠度弯曲分析

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工程力学 2024年

作者：陈卫彭林欣广西大学土木建筑工程学院南华大学土木工程学院

基于含7变量的C0-高阶剪切变形理论(C0-HSDT)框架下，选取了经典的三阶剪切变形理论(TSDT)、正弦剪切变形理论(SSDT)和指数剪切变形理论(ESDT)，结合冯卡门大挠度理论，建立了求解功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)板大挠度弯曲分析... 详细信息

基于含7变量的C0-高阶剪切变形理论(C0-HSDT)框架下，选取了经典的三阶剪切变形理论(TSDT)、正弦剪切变形理论(SSDT)和指数剪切变形理论(ESDT)，结合冯卡门大挠度理论，建立了求解功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)板大挠度弯曲分析有限元模型。FG-GRC板等效杨氏模量和等效泊松比分别由修正Halpin-Tsai微观力学物理模型和混合律确定。该模型满足了板顶面和底面零牵引力条件，可规避有限元法中难以构造C1连续性单元的特性。为避免传统C0-HSDT中人工转动变量引入而产生的误差，采用罚函数法施加人工限制条件。通过超收敛小片修正(SPR)技术和应力-应变关系分别计算面内应力及横向剪切应力。文中首先将FG-GRC物性关系退化为各向异性板和层合板，并与现有文献结果进行对比，验证了本文方法的收敛性和准确性，同时研究了C0-TSDT、C0-SSDT和C0-ESDT及罚因子对数值结果的影响。在此基础上进一步讨论了石墨烯纳米片(GPLs)分布模式、重量分数gGPL、几何参数等对FG-GRC板大挠度弯曲的影响。

关键词：功能梯度石墨烯增强复合材料板 C -高阶剪切变形理论超收敛小片修正技术罚函数法大挠度弯曲

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