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本文基于不可压饱和多孔介质理论,在饱和多孔弹性梁中孔隙流体仅沿梁轴向方向运动的假定下,对饱和多孔弹性梁的线性和非线性弯曲动静力响应进行了研究,主要工作如下:
首先,基于不可压饱和多孔介质理论,忽略流相和固相间的质量及能量交换,建立了饱和多孔弹性杆件弯曲与拉压时动力响应的一维数学模型,并利用Laplace变换,研究了四种不同渗透边界的饱和多孔弹性悬臂梁在自由端受阶梯载荷作用下的动静力响应,得到了动态和拟静态情形下梁弯曲时挠度、弯矩以及孔隙流体压力等效力偶等物理量随时间的响应曲线。发现不可压饱和多孔弹性梁的拟静态响应亦存在Mandel-Cryer现象。
其次,在细长梁大挠度变形的假定下,考虑梁的轴向应变,建立了微观不可压饱和多孔弹性梁大挠度弯曲变形的一维非线性数学模型。而后忽略多孔弹性梁的轴向应变,利用Galerkin截断法,研究了两端可渗透简支多孔弹性梁在突加均布横向载荷作用下的非线性拟静态弯曲响应,给出了梁骨架的挠度、转角、弯矩以及孔隙流体压力等效力偶等随时间的响应及沿轴线的分布曲线,通过大挠度非线性和小挠度线性理论结果的比较,揭示了两者间的差异,指出当无量纲载荷参数q>5时,应采用大挠度非线性数学模型进行分析研究。
第三,根据上述不可压饱和多孔弹性梁大挠度数学模型,考虑梁的惯性效应,利用Galerkin截断法,研究了两端可渗透多孔弹性简支梁分别在突加横向均布载荷和简谐载荷作用下的动力响应,给出了梁弯曲时转角、挠度、弯矩以及孔隙流体压力等效力偶等随时间的响应、准周期运动的轨迹图(相图)和时程曲线,揭示了不同载荷下梁动力弯曲的响应特征。
第四,利用微分方程的稳定性及分支理论,研究了承受轴向力作用的不可压饱和多孔弹性梁的动力稳定性问题,求得其失稳临界值,并研究了两端可渗透的简支饱和多孔弹性梁在横向均布载荷和轴向载荷作用下失稳后的力学行为,得到了不同载荷作用下挠度随时间的响应曲线。