为研究静止和旋转条件下盘结构行波共振激励条件,以典型旋转轮盘为研究对象,提出了基于行波共振理论和电涡流激振的盘结构行波共振非接触激励方法.并以两点激励下轮盘静止和1500r/min转速时,二节径行波共振激励为例,进行了仿真分析和试验验证,与仿真结果相比,试验测得的二节径前、后行波共振频率误差最大为5.1％,相位差最大误差在12°左右.结果表明:对于单一固有频率所对应的振型,当激振力频率与系统固有频率相等,激振力向量与模态振型向量平行,即可激起最大的纯净的行波共振;对于重频模态振型,需同时满足激振力频率与系统固有频率相等,激振力向量与想要激起的模态振型向量平行,与其他模态振型向量正交,才能激起最大的纯净的行波共振.

针对弹体外表面平方米级区域的高峰值、短脉宽压力加载难题,依据一维可压缩流设计了高压腔、膜片腔、试验腔的气腔加载系统,附加了与试验件随形、扩展加压面积、均化压力分布的水腔,实现了平方米级区域1 MPa峰值、10 ms上升沿的脉冲压力加载要求,建立了弹性水腔的两自由度压力分析模型,获得了水腔系统的动特性参数,计算拟合曲线与试验曲线有良好的一致性.

为了获取六种边界等直梁振动响应的解析解,采用特征变换方法,得到了广义质量的解析解,并由此获得了不同边界和载荷作用下位移、速度、加速度和截面弯矩的动态响应放大系数的解析解和曲线,指出了速度与截面弯矩动态响应放大系数的相似特征和载荷响应分析的阶次要求.进一步推导出了有效质量的解析表达式,为基础激励方式的适用性分析提供了理论依据.

针对编织复合材料计算模型横向力学性能误差大和强度试验数据缺乏的研究现状,补充了纵横方向的刚度和强度试验数据,基于简单的刚度体积加权模型,考虑面元转弯交叉纤维的横向刚度约束效应,本文引入刚度调整因子——编织致密度,提出了面元刚度横向约束修正模型,纵横刚度和泊松比的计算误差在10％以内;结合层合板Tsai-Hill强度准则的修正模型,其纵横强度的计算误差在20％以内,获得了方法简单、较高精度的理论分析成果.

随着我国船舶业的飞速发展,垫升船的发展越来越受到重视.风机叶片是垫升船重要组成部分,复合材料风机叶片正处在国产化的重要阶段.因此,亟待开展针对全尺寸级复合材料风机叶片的强度试验、疲劳试验的方法研究工作.本文首先通过调研分析,提出了适用于此试验的有效的加载方式,然后针对异形曲面夹持结构合理设计,并提出切面平行法,解决了传统夹持结构设计方法不适用的问题.开展了连接结构设计和布局的分析研究,通过有限元分析,优化加载布局设计方案.最后,应用此项加载技术准确、高效完成了全尺寸级叶片强度试验和疲劳试验,验证了加载技术的合理性与可靠性,为全复合材料垫升风机叶片设计研究提供了支撑.

提出了航天结构振动频率管理方法和流程,对流程中涉及的航天结构管理对象明确与分类方法、激励源频率特征获取、动力学传递特性获取、改进措施方法等进行了总结和说明.提出了振动频率管理原则并进行了机理分析,给出了几个典型航天结构振动频率管理及特性获取要求.对航天结构的频率管理设计、频率耦合检查以及相关标准规范的制定均具有重要的指导意义.

高周疲劳中的应力梯度与尺寸效应研究的目的有两个,第一,拓展经典的高周疲劳(HCF)准则(如Crossland,Dang Van,Papadopoulos,et al),进而考虑到这些疲劳准则在介观长度lg下的空间应力变化;第二,通过疲劳试验对比来了解扩展的准则对于这种效应的准确性.在引出由Luu等人提出的基本疲劳标准综述和他们的基于梯度效应的扩展后,专注于针对Crossland准则,同时考虑到应力幅和最大静水应力的梯度,一种更实用和简单的表达式被提出.在实验室环境下通过两种典型加载模式测试:简支梁弯曲测试和悬臂旋转弯曲测试,得到了理论值和数值模拟之间的差别,之后使用更为复杂的弯曲扭转试验来检验新准则的准确性.该方法对于其他多轴疲劳标准的推广在Papadopoulos 2001年的论文中有过详细阐述.最后,本研究提出了一种考虑梯度效应的多轴高周疲劳(HCF)准则扩展方法.在这项工作中仅强调梯度效应对于疲劳寿命的增益效果.

为研究复合材料开口加筋壁板承载能力和失效模式,设计实施了壁板压缩试验,并基于复合材料层合板剪切理论和金属塑性硬化理论建立了复合材料开口加筋壁板有限元模型,研究了边界条件对壁板承载能力的影响,提出在加载边施加简支及铰弹簧约束,较好地模拟了壁板压缩失效过程.通过对比发现,压缩试验与仿真计算的失效模式均为壁板中部弯曲,对于开口附近位移结果光测试验和仿真计算误差小于 6.3%.采用二维 Hashin 准则和最大应力准则分别评估了各铺层纤维损伤趋势和桁条塑性特征,并结合承力构件损伤程度分析了开口加筋壁板的压缩破坏机制.

The present work introduced the classic laminate plate theory of composites briefly, pointed out its scope of application and insufficiency in some local region, introduced the related concept of interlaminar stresses. Sometimes there were differences between the analysis based on the classic laminate plate theory and experiments, the major reason was that the interlaminar stresses was not described in classic laminate plate theory. Then the present work summarized the existence proof, the existence domain, determinant factor of the interlaminar stresses and the influence on composite laminates, some laminate theories and their scopes of application, also introduced the status of the researches on the interlaminar stresses containing approximate methods with their advantages and disadvantages, the numerical methods based on finite difference technique and finite element technique with their characteristics, experiment investigations, the analysis based on commercial simulation software. The finite element techniques applied widely owing to its own perfect theory and the development of commercial software. Numerous researches show there are significant interlaminar stresses in some local region of composite laminates, which have some influence on the mechanical properties of composite laminates.