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基于层合板模型求解功能梯度压电材料涂层的二维接触问题

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内蒙古工业大学学报（自然科学版） 2021年第4期40卷 247-255页

作者：余慧芳刘铁军内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051

压电材料具有良好的机电耦合效应,被广泛应用在传感器、执行器等智能结构中.由于功能梯度压电材料可以克服压电材料易发生断裂且难以输出较大的电位移等缺点,因而受到研究者的广泛关注.本文应用层合板模型模拟材料参数可以任意变化的功... 详细信息

压电材料具有良好的机电耦合效应,被广泛应用在传感器、执行器等智能结构中.由于功能梯度压电材料可以克服压电材料易发生断裂且难以输出较大的电位移等缺点,因而受到研究者的广泛关注.本文应用层合板模型模拟材料参数可以任意变化的功能梯度压电材料涂层,研究了梯度压电涂层在圆柱形压头作用下的二维无摩擦接触问题.利用Fourier积分变换和传递矩阵技术,本文将功能梯度压电材料涂层的二维无摩擦接触问题转化为奇异积分方程组,并利用数值方法对其进行求解.数值结果表明,功能梯度压电材料的梯度指数变化对接触力学行为产生重要的影响.其研究结果对于利用功能梯度压电涂层抑制接触损伤和变形具有重要指导意义.

关键词：功能梯度压电材料层合板模型接触傅里叶积分变换奇异积分方程

倾斜煤层长壁开采承压底板力学结构及渗流稳定性分析

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Journal of Central South University 2023年第9期30卷 2948-2965页

作者：梁帅帅张东升范钢伟 KOVALSKY Evgeny 范张磊张磊韩学森 School of Mines China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining China University of Mining and TechnologyXuzhou 221116China Department of Mining Engineering Saint Petersburg Mining UniversitySaint Petersburg 199106Russia

倾斜煤层开采底板破坏易造成水资源流失甚至突水灾害问题,倾斜煤层产量在中国总产量中占有一定比例,因此,开展关于地面结构对地下开采响应稳定性的研究有重要意义。首先,通过分析底板应力状态与变形破坏规律,建立了双向线性载荷作用下... 详细信息

倾斜煤层开采底板破坏易造成水资源流失甚至突水灾害问题,倾斜煤层产量在中国总产量中占有一定比例,因此,开展关于地面结构对地下开采响应稳定性的研究有重要意义。首先,通过分析底板应力状态与变形破坏规律,建立了双向线性载荷作用下四边固支倾斜层合板模型;然后,通过研究渗透系数与变形之间的关系得到渗流稳定性判别方法及条件,并通过工程案例确定了倾斜煤层保水开采的影响因素及其敏感性。倾斜煤层底板最大挠度工作面方向位于工作面中下部0.5864倍的工作面长度处,推进方向上位于0.5864倍的工作面推进距离处。通过正交试验分析得出底板挠度影响因素的显著性大小排序为:工作面长度>水压>推进度>地层倾角。层合板中上层层位边界为压应力区域,中部为拉应力区域,中下层层位则相反,剪应力分区域集中分布。工作面下侧区域各应力最大值均大于上侧区域的,表现出明显的非对称性。最后,确定了渗流稳定性评价指标及稳定条件:极限渗透系数(K_(li))与等效渗透系数(K_(eq))之比不小于1,即K_(li)/K_(eq)≥1。渗流稳定性影响因素的显著性大小为:水压>工作面长度>地层倾角,可为类似矿井的保水开采提供建议。

关键词：层合板模型倾斜煤层结构稳定性渗流稳定性等效渗透系数正交分析显著性分析

基于舒适度的钢桁架-混凝土组合楼板动力特性研究

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建筑结构学报 2022年第1期43卷 173-181页

作者：谢伟平花雨萌武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070

大跨楼盖结构的振动舒适度问题在结构设计中不可忽视,钢桁架-混凝土组合楼板是大跨结构中常用的楼板形式。针对该类型楼板的振动舒适度问题,建立简化层合梁模型以及精细的层合板模型,分析结构动力特性的影响因素和影响机理,并建立某真... 详细信息

大跨楼盖结构的振动舒适度问题在结构设计中不可忽视,钢桁架-混凝土组合楼板是大跨结构中常用的楼板形式。针对该类型楼板的振动舒适度问题,建立简化层合梁模型以及精细的层合板模型,分析结构动力特性的影响因素和影响机理,并建立某真实结构的参数化有限元模型,计算细部构件对楼板振动频率影响规律。研究表明:当混凝土板和钢桁架的弹性模量比、质量密度比满足一定条件时,存在"分界点"使得随着混凝土板厚增加,组合楼板基频先降低后增加。进行舒适度计算或减振设计时,应注意是否存在"分界点"以及"分界点"位置;增大混凝土板弹性模量或减小密度能提高楼板基频,但对基频改变不明显;工程上可通过适当提高下弦杆和腹杆截面惯性矩、提高桁架高度和减小楼板跨度等方法提高组合楼板频率。

关键词：钢桁架-混凝土组合楼板振动舒适度层合梁模型层合板模型动力特性

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复合材料船体入水砰击损伤研究

复合材料船体入水砰击损伤研究

作者：殷宪龙哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

复合材料(Fiber Reinforced Plastic,FRP)有着高的比强、刚度,优良的可设计性及抗疲劳特性等,以复合材料制造的船艇满足了对高速、低排、耐用、安适等设计理念的追求,因此被普遍应用到快艇、猎扫雷艇等民用和军用船舶领域。随着船舶高... 详细信息

复合材料(Fiber Reinforced Plastic,FRP)有着高的比强、刚度,优良的可设计性及抗疲劳特性等,以复合材料制造的船艇满足了对高速、低排、耐用、安适等设计理念的追求,因此被普遍应用到快艇、猎扫雷艇等民用和军用船舶领域。随着船舶高速化的发展,船体出水以后再次入水时,船体与水面之间极易出现砰击现象,致使复合材料船体局部结构发生损伤。复合材料的损伤从产生到扩展是一个渐变发生的过程,产生的各种内部细微损伤也不是凭着肉眼就能直接观察到的,因此砰击损伤的存在对FRP船艇的安全性构成了潜在威胁。根据断裂、损伤力学和FRP失效准则的相关理论,本文用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对FRP层合板进行了建模,低速冲击FRP层合板的损伤模拟验证了该模型的正确性。结合ALE算法、水动力砰击理论完成了FRP层合板砰击损伤机理的分析,探究了FRP层合板的损伤规律。接着根据复合材料船体舱段构造形式的差异对其入水砰击响应状况进行了研究。经过比较分析,得到了抗砰击复合材料船体的可用方案,为以后复合材料船艇的抗砰击设计工作给出参考。首先,为模拟复合材料的各种损伤形式,本文采用了一种基于粘结原理的界面元模型,用应变能能量释放率准则来模拟层间损伤;单层板模型通过Change-Change失效准则和刚度退化机制来模仿层内损伤。利用FRP层合板模型从铺层方向、板厚、斜升角、入水角、入水速度等方面研究了FRP入水砰击损伤机理和失效形式。各因素对FRP层合板的损伤影响较大。然后,使用FRP层合板模型构建外板,体单元模型模拟型材结构,顺序研究了T型加筋、单向帽型加筋以及双向帽型加筋这3种常用加筋形式的FRP船艇板架的抗砰击特性,并对比分析了外板和骨架对FRP船艇抗砰击性能的不同影响。得出了外板是砰击载荷的主要承受部件。最后,从船艇舱段的骨架构造方式、骨材的尺寸和船体板的厚度三个方面探究了复合材料船体舱段的抗砰击特性。经过比较分析,得到了抗砰击复合材料船体的较优方案,对今后复合材料船艇的抗砰击设计工作来说具有参考意义。

关键词：复合材料层合板模型入水砰击损伤抗砰击船体舱段

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轮胎结构力学

轮胎工业 1993年第12期13卷 25-29页

作者：王维秋