文克尔地基上纵横弯曲[1]变截面梁主振型函数之正交性

导出梁的主振型函数之正交性条件     

关于变截面杆自由振动精确解的注记

对于某些变截面杆自由纵向振动，应用一个函数变换得到了用初等函数表示的一些精确解。本所用的数学方法十分简洁。     

闭口薄壁杆件约束扭转计算的样条里兹法

本文根据Ｖ．Ｚ．Ｖｌａｓｏｖ的广义坐标法。结合样条函数理论和能量变原理，提出闭口薄壁杆件约束扭转计算的样条里兹法。     

考虑重力条件下变截面圆形薄壁压杆的弹性稳定计算

本文运用弹性体虚位移原理，研究变截面圆形薄壁压杆的整体弹性稳定问题。借助于Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ软件包，推导出了考虑重力条件下的临界力，杆件柔性，临界应等计算公式，及在重力下失稳的临界杆长计算公式。     

基于新型振型函数的渐细变截面悬臂梁的自由振动理论与实验研究

该文基于超几何函数和Meijer-G函数的线性组合构建了一种新的变截面悬臂梁的模态函数,该振型函数具有实系数、无近似、精度高等优点。该文分两个步骤验证该振型函数的有效性和精确性：第一步,证明该振型中的自由基频及模态函数形状的准确性;第二步,验证该振型函数在研究变截面梁非线性振动时的效果。第一步中,自由基频及归一化后模态函数形状的理论解、有限元解、有限元半解析解及实验的对照结果精度较好。第二步中,将模态函数代入变截面悬臂梁非线性振动的控制方程,得到了伽辽金截断后的常微分方程的弯曲非线性系数及惯性非线性系数,随后用能量平衡法得到了非线性自由振动时的幅频响应,最后用实验验证了该幅频响应。结果显示,激光位移传感器测得梁上的一个靶点的位移-时间历程图和用振型函数加幅频响应的理论解的预测值吻合,说明了该文方法在预测变截面悬臂梁非线性振动时变形情况的准确性。     

转炉用变截面自平衡式扭力杆扭转变形的理论计算

扭力杆通过弹性扭转变形储备能量的大小对氧气顶吹转炉大型设备工作的可靠性有着重要影响,研究其扭转变形成为关键的技术问题之一。该文基于圆柱弹性扭转初等理论,推导了由等截面圆杆、变截面锥杆和过渡圆角三部分共同组成的自平衡式扭力杆的扭转变形的理论计算公式,并以150t转炉用自平衡式扭力杆为例,对其正确性采用有限元方法进行了验证,两种方法的计算结果吻合。该自平衡式扭力杆的实际应用也表明该文两种研究方法都是可行的,但是解析法比有限元法简单方便,更适合工程设计人员直接使用。     

复合材料变截面旋转薄壁悬臂梁自由振动分析

基于拉格朗日方程推导出复合材料封闭变截面旋转薄壁梁的自由振动方程。与基于哈密顿原理的动力学建模方法相比,该文所采用的方法更为简洁。此外,在薄壁梁的结构模型中还考虑除横向剪切外的扭转、拉伸和弯曲引起的翘曲,具有考虑翘曲因素多的特点。给出了两种刚度配置下的变矩形截面旋转悬臂直梁的自由振动方程简化形式及其相应的迦辽金法求解的固有频率。基于大型通用有限元软件ANSYS,计算了薄壁变截面旋转悬臂梁的固有频率,并且与迦辽金法的求解结果进行了对比。分析了复合材料的弹性耦合、铺层角度、截面变化和旋转速度对薄壁梁的自由振动的影响。     

变截面直杆纵向自由振动的一种解法

本文根据均质变截面直杆的纵振与等截面直梁的弯曲问题的一些相似性质,把求变截面直杆纵振函数变为求梁弯曲时的截面上的弯矩问题。对应于杆的横截面面积的某些变化规律,得到了求杆的纵振函数及固有频率的计算公式。     

基于协调翘曲场的开闭口混合薄壁截面杆件约束扭转一维有限元分析

开口及闭口薄壁杆件约束扭转问题已由经典Timoshenko和Benscoter理论解决。然而,开闭口混合薄壁截面杆件约束扭转分析必须考虑开、闭口部分翘曲能力的差异,翘曲剪流形成机理有待进一步研究。该文假定开、闭口截面翘曲分别满足Vlasov和Umanskii假定,考虑开、闭口截面公共节点翘曲连续性要求,建立含有待定翘曲参数的协调翘曲模型。由截面受力平衡,确定翘曲参数显式列式,提出开闭口混合薄壁截面杆件约束扭转分析的一维有限元模型。算例及参数分析结果表明,基于Umanskii第二理论的Ⅰ类方法在悬臂板及闭口周边引入附加剪流,影响翘曲剪应力精度。基于Umanskii第二理论的Ⅱ类方法只能计算截面板件平均剪应力,无法反映真实翘曲剪流分布。基于Vlasov约束扭转假定的Beam-189单元忽略闭口周边约束效应产生的附加翘曲及剪流,影响翘曲正应力和剪应力精度。该文方法与Shell-63单元能得到基本吻合的变形与应力结果,说明一维梁元能正确反映开闭口混合薄壁截面杆件约束扭转及翘曲刚度。     

偏心轴向荷载作用下薄壁箱梁的约束扭转翘曲应力研究

以薄壁箱梁的约束扭转分析理论为基础,将薄壁箱梁所受偏心轴向荷载作为一种外加双力矩荷载考虑,建立偏心轴向荷载作用下薄壁箱梁约束扭转的双力矩这一广义内力的计算公式。为了便于计算翘曲应力,进一步推导了扭转中心位置及主扇性坐标的实用计算公式。通过对一模型箱梁进行计算,并与按通用有限元软件ANSYS壳单元计算结果进行比较,验证了该文方法和所推导公式的正确性。详细分析箱室高宽比以及悬臂板宽度变化对偏心轴向荷载作用下薄壁箱梁约束扭转翘曲应力的影响。研究结果表明：箱室高宽比及悬臂板宽度对悬臂板端部翘曲应力的影响最大,对腹板与上翼缘、下翼缘交接处翘曲应力的影响相对较小;在偏心轴向分布荷载作用下,悬臂箱梁固定端横截面上控制点处的翘曲应力可达到初等梁应力的12%,不容忽视。     

ACCURATE CALCULATION OF ELASTIC BUCKLING LOADS FOR SPACE FRAMES BUILT UP OF UNIFORM BEAMS WITH OPEN THIN-WALLED CROSS-SECTION

A so-called exact static stiffness matrix for a uniform beam element with open thin-walled cross-section carrying an axial compressive load is derived. This stiffness matrix is useful in an accurate calculation of bifurcation loads and corresponding buckling modes of space frames built up of such beam elements. One may also calculate displacements and sectional forces caused by external joint loads taking into account the second-order effect of the axial beam loads. The exact stiffness matrix is derived by use of the general solution to a set of three coupled differential equations. This means that no preselected shape functions need be introduced and that discretization errors are avoided. The differential equations model coupled Euler–Bernoulli bending in the two principal planes and Saint-Venant/Vlasov torsion and warping with respect to the shear centre axis. No cross-sectional symmetries are assumed. Numerical examples are given. One application will be to loaded pallet racks. The ‘effective length’ for a rack column is calculated.     

变时滞空间网格结构振动问题的改进动态矩阵预测控制

研究风荷载激励下考虑变时滞空间网格结构的振动控制。在分析结构变时滞产生原因的基础上,基于动态矩阵预测控制算法,构造预测模型和优化策略,提出对变时滞空间网格结构振动控制的改进方法和控制参数选取的基本原则,指出准确预测系统的未来输出、选择恰当的采样周期是实施振动控制的关键因素。以柱面网壳结构为例并选取适当参数,针对变时滞有控与无控的结构振动系统进行风振控制数值分析与比较。研究结果表明:运用该方法对变时滞空间网格结构的振动控制,可获得满意的控制效果。