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。     

点焊箱型截面薄壁构件的翘曲扭转研究

构成汽车车身结构的点焊薄壁构件,可以看成是开口截面段和闭口截面段相互穿插组合而成的半闭口截面构件。针对这种构件,基于瓦格纳的翘曲扭转理论,并考虑到点焊薄壁构件焊点处的弹性特性,用一条完整的具有剪切变形特性的“剪切弹簧”来取代构件上的点焊带。通过对这种具有“假想弹簧”的半闭口截面构件的研究,提出了一种分析点焊箱型截面薄壁构件的翘曲扭转的新方法。通过理论值与实验值之间的比较,验证了该方法的精度及合理性,并阐明了扭转刚度对点焊薄壁梁翘曲的影响。此研究同时为今后研究解决实际车体结构的多种约束翘曲问题,打下了良好的理论基础。     

矩形箱梁约束扭转理论的分析与比较

本文对以下几种约束扭转理论的关系和差别进行了分析，这就是适用于刚性扭转的乌曼斯基理论和Ｒｅｉｓｎｅｒ理论，适用于畸变载荷的畸变计算理论以及两种情况都适用的广义坐标法。以折板壳有限元计算结果为依据，以悬臂箱形梁为例子，比较了这些理论的精度，计算结果表明，乌曼斯基理论精度最差，广义坐标法精度最高，但计算费时。采用作者提出的修正乌曼斯基理论，计算简单而精度得到很大改进。     

H型截面钢梁约束扭转的简化计算

钢梁在外扭矩以及梁端约束的作用下,会产生翘曲正应力以及剪应力,传统上利用扇性坐标及双力矩法计算,计算过程很繁琐。许多工程师在设计中对钢梁扭转作用的处理带有一定的盲目性。根据约束扭转的受力及变形特点,以变形协调为基础提出一种新的计算钢梁约束扭转的简化计算方法,该方法可很好的计算钢梁在外扭矩作用下的受力情况。算例计算结果表明,该方法具有很好的精度和准确性,可供工程设计应用。     

基于一维高阶梁理论的薄壁箱梁非线性弥散波特性

当薄壁箱梁在受到动扭转载荷时,其截面产生翘曲和畸变形变且同时与扭转形变产生耦合。由于耦合效应的影响,应力波沿薄壁箱梁轴线的的传播变得很复杂。然而,现在对弥散现象的研究还不够深入,用三维弹性动力学方程的数值解很难观察出频散曲线各分支之间的相互关系。因此,采用能够表达这3种位移形变的一维高阶梁理论来研究色散关系。通过该研究,揭示了低频频散关系的虚、实分支之间的相互联系。在算例分析中,研究了薄壁箱梁几何效应引起的非线性色散影响,可知薄壁箱梁壁厚越大其极限波速越小;横截面宽高比越大,分支1的频率越大,而分支2和分支3的频率越小。     

薄壁箱梁纵向剪滞翘曲函数精度选择的研究

根据箱形结构纵向翘曲位移函数设置的基本原理,选择一系列符合箱梁基本翘曲模式的翘曲位移函数,然后以最小势能原理为基础,综合考虑剪力滞后效应、剪切变形和转动惯量的影响,推导出相应翘曲位移函数箱形截面梁的振动控制微分方程和边界条件,据此得出箱形结构的固有频率方程。依据固有频率方程求出特定边界条件下相应翘曲位移函数箱形结构的自振频率,然后借助自振频率的大小对所设置翘曲位移函数的精确度做出评判。静力分析算例结果证明了翘曲位移函数精度选择的必要性,该文将解析解与数值解结果进行了比较,证明了方法的有效性。     

薄壁空间螺旋形曲线梁的约束扭转理论分析及结构计算（第一部分：基本理论）

本文应用矢量运算及薄壁曲线梁翘曲扭转理论，建立了空间螺旋形的薄壁曲线梁基本微分方程，用初参数法解出翘曲扭转微分方程，为进一步进行薄壁螺旋曲线梁的空间结构分析提供理论基础。     

支座约束及荷载分布对薄壁深梁应力的影响

薄壁深梁的应力精确计算是个复杂的力学问题。该文在以往研究工作的基础上，运用弹性力学中的半逆解法并考虑了弯剪耦合效应，引入合理的无量纲参数，推导出不同支座约束及不同荷载分布作用下工字形截面深梁的应力计算公式。通过对无量纲翘曲正应力的分析指出：支座约束越强，翘曲正应力越大；线性分布荷载变化率越大，翘曲正应力越大。薄壁深梁的...     

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。     

薄壁层合箱梁的无外约束扭转分析

本文在考虑应力沿壁厚非均匀分布前提下，计入各种耦合效应，利用复合材料层合板理论对薄壁层合箱梁的“自由”扭转进行了分析，给出了变形及各铺层应力的计算公式，并指出，对于层合箱梁来说，由于耦合效应使得严格意义上的自由扭转往往不存在，而只能称之为无外约束扭转。最后，通过算例对数值结果进行了分析验证。     

薄壁箱梁畸变分析理论的研究

对薄壁箱梁以畸变角和畸变挠度为位移参数的两种畸变理论进行比较分析,证明了两种理论的计算结果是完全一致的。根据箱梁的变位协调关系得出畸变挠度和畸变角的互换性,从而建立了两种理论的控制微分方程的互换方程。采用广义坐标法,明确了畸变中心的定义,确定了畸变位移模式,进而基于能量变分原理,建立了充分考虑剪切变形效应的畸变分析理论,推导了求解的初参数法,研究了剪切变形的影响。结果表明：剪切变形对畸变翘曲应力和横向弯曲应力的影响较小。     

薄壁箱型梁剪力滞效应分析的刚度法

本文假定新的纵向位移函数，使位移函数能满足力学基本条件，通过变分原理建立了薄壁箱梁弯曲变形的微分方程及单元刚度系数计算公式。用本文推出的刚度法计算结果与实测及有限元法的结果进行了比较分析。该方法的优点是通用性好，计算简便。     

单拱面预应力混凝土系杆拱桥极限承载力分析

本文将系杆拱桥的拱肋离散为空间圆弧梁单元,基于拖带圆柱坐标推导格林应变张量,用平截面假定及三次插值函数描述圆弧梁单元位移模式,采用加权残值配点法消除剪力和薄膜力闭锁;现吊杆为二力杆单元。对于多室箱形梁系杆离散为梁段单元,考虑箱形梁翘曲、畸变、横向弯曲等。基于连续介质力学U．L．列式法建立系杆拱桥的平衡方程并考虑材料的非线性。根据分析模型编制了相应的计算程序,计算结果与实验结果一致,同时分析了单拱面系杆拱桥极限承载力的影响因素,并计算了一座实桥的极限承载力。     

润扬大桥北汊斜拉桥钢箱梁的局部应力测试与分析研究

在大跨斜拉桥扁平钢箱梁应力计算的误差分析基础上,提出了扁平钢箱梁局部应力分析的两体系计算方法。根据扁平钢箱梁的构造特点分别建立整体结构尺度模型和局部构件尺度模型并采用子模型法进行跨尺度模型的衔接。以润扬斜拉桥的扁平钢箱梁为例,计算了车轮荷载作用下的钢箱梁局部应力响应,并与润扬斜拉桥成桥静载试验结果进行了比较,验证了该方法的有效性,并在此基础上系统地总结了大跨斜拉桥扁平钢箱梁在车辆载荷作用下的工作行为与受力性能。     

侧向力作用下薄壁箱梁腹板力学特性的研究

考虑了剪力滞后和剪切变形的影响,该文提出了一种对薄壁箱梁腹板静、动力学特性的分析方法.为了准确反应薄壁箱梁腹板的位移变化,三个广义位移被引入.利用能量变分原理建立了箱形梁腹板三个广义位移的控制微分方程和自然边界条件,据此对薄壁箱梁腹板的静、动力学特性进行了研究,获得了相应广义位移的闭合解.算例中,该文解析解与板壳有限元...     

任意非对称断面薄壁箱梁一维有限元分析

根据薄壁箱梁的实际支承特点,设置支承坐标系并在支承坐标系中建立变形协调的相容条件,针对任意非对称断面薄壁箱梁,导出了考虑拉(压)弯扭翘空间耦合分析的单元刚度矩阵及等效节点力公式。此外,提出了通过设置具有线刚度、转动刚度、扭翘刚度的假想弹簧单元,对薄壁箱梁的复杂约束条件进行处理的一般方法。所得到的刚度矩阵表明,只有当忽略翘曲变形对截面转角的影响时,轴向拉压才只与水平弯曲及竖向弯曲相耦合,而与约束扭转不再耦合。算例结果表明了分析方法的有效性。