等截面梁纯弯曲振动的几何非线性分析

在讨论梁纯弯曲微幅振动时，考虑在材料力学的讨论中梁的挠度微分方程忽略项后，线性问题变为非线性问题。利用非线性理论对该非线性问题进行了讨论，得到了周期解稳定和不稳定区域的分界线方程和频率响应方程，得到忽略挠度几何非线性因素的条件。     

非线性粘弹性梁方程的整体动力学

考虑具有介质阻尼及非线性粘弹性本构关系的梁方程，证明了它的有界吸收集和有限维惯性流形的存在性，并由此得到在一定的条件下所给偏微分方程等价于-常微分方程组的初值问题。     

船舶推进轴系非线性冲击响应研究

在讨论梁弯曲微振幅振动时,考虑在材料力学的讨论中梁的挠度微分方程忽略项后,线性问题变为非线性问题.利用非线性理论对该非线性问题进行了讨论,得到了稳定解.并把这种分析推广到船舶推进轴系的非线性响应分析中,提出了一种分析方法.     

旋转几何非线性复合材料薄壁梁的自由振动分析

研究具有几何非线性的旋转复合材料薄壁梁的自由振动。梁的变形引入了Von Kármán几何非线性, 基于Hamilton原理和变分渐进法 (Variational-Asymptotical Method -VMA),导出旋转复合材料薄壁梁的非线性振动偏微分方程组。采用Galerkin法将振动方程离散化为常微分方程组。借助于谐波平衡法 (Harmonic Balance Method -HBM) 建立自由振动的振幅-非线性固有频率关系方程。将上述方程化为非线性特征值问题,采用迭代算法进行求解。将所建立的旋转复合材料薄壁梁非线性自由振动分析模型和计算方法,应用于周向均匀刚度配置(Circumferentially Uniform Stiffness –CUS) 构型复合材料薄壁梁,通过数值计算揭示了纤维铺层角、旋转速度对非线性振动固有频率-振幅关系的影响。     

大挠度剪切理论下复合材料夹层圆柱扁壳的广义傅里叶级数解法

大挠度剪切理论下复合材料夹层圆柱扁壳的稳定性控制方程是一组非线性高阶常系数偏微分方程, 其中包含四个独立的函数, 它们分别为横向挠度w 、参考曲面的法线转角Φx、Φy 和应力函数F。本文中将这四个独立的函数表示为广义傅里叶级数, 选用了两个变量分离的梁本征函数之积构成广义傅里叶级数的通项, 通过梁本征函数中的待定常数使所选级数预先满足简支、固支或弹性支持边界条件。然后把以广义傅里叶级数表示的独立函数代入控制方程中便将这个非线性高阶常系数偏微分方程转化为非线性代数方程组, 这样便可以寻求不同的通用程序进行求解。从而为复合材料叠层、夹层板壳在复杂边界条件下的弯曲、振动和稳定问题的求解探索出了一种通用的、有效的方法      

基于Galerkin法的旋转薄壁圆柱壳非线性行波振动的数值分析

应用Donnell's简化壳理论,在考虑阻尼和几何非线性的情况下,基于Galerkin方法,对旋转的薄壁悬臂圆柱壳在法向激振力作用下的非线性行波振动进行了数值分析.在研究过程中,首先,考虑阻尼并引入几何非线性项,建立薄壁圆柱壳的非线性波动方程,然后,采用Galerkin方法对波动方程进行转换,选取不同的模态组合,得到相应模态坐标下的非线性微分方程,最后用Runge-Kutta法进行数值计算并对圆柱壳的非线性波动振动特性进行了分析.结果表明,几何非线性使圆柱壳呈现明显的硬特性,其硬特性随激振力幅值的增大而得到加强,共振区存在多值性,多模态分析表明,轴向二阶模态对主模态影响较大,计算时宜采用两个轴向模态.     

两端固接的奇异弹性梁方程正解的存在唯一性

利用锥上的混合单调算子不动点定理,本文研究了一类四阶奇异非线性微分方程的边值问题,即一类弹性梁方程问题.在力学上,该方程描述了两端固接的弹性梁的挠度.该文在非线性项是混合单调的条件下,得到了该方程正解的存在唯一性.作为主要结论的应用,我们给出了一个例子.     

考虑剪切变形时刚性地基梁的非线性弯曲

本文研究了考虑剪切变形时刚性地基梁的非线性弯曲，以地基反力和挠度作为未知量，通过解析求解建立起地基反力和挠度的线性互补方程，利用Ｌｅｍｋｅ方法得到梁的位移和内力，最后给出了二个算例，表明剪切变形对于梁挠度和弯矩影响。     

车桥耦合系统的非线性动力分析

研究了车桥耦合系统的非线性动力特性。基于哈密尔顿能量原理和欧拉-贝努利梁假设,考虑梁的几何非线性影响,建立了移动振动车辆模型下桥梁的耦合非线性振动方程,应用伽辽金法和Runge-Kutta法对方程进行求解,算例中探讨了车辆质量、车速、桥梁阻尼和桥跨径等参数对车-桥耦合系统非线性振动性能的影响。     

预应力钢梁理论分析与试验研究

将预应力钢梁看作梁与索的组合结构,充分考虑了梁与索之间的相互作用。基于梁与索的现实构形,分别推导了梁与索的几何非线性有限元方程。该方法简单,直观。采用有限元方程进行理论计算所获得的数据,如钢梁的跨中和1/4跨的挠度,底板应变和钢索的张力增量等均与预应力钢梁模型的试验结果符合良好,这表明了所推导的方程的有效性和正确性。     

两平行导线间轴向运动载流梁的非线性主共振

研究轴向运动载流梁在两平行导线产生磁场中的主共振问题。给出两平行导线间载流梁处磁感应强度及所受电磁力表达式,推得轴向运动载流梁的横向振动微分方程。应用伽辽金积分法,得到轴向运动梁无量纲化的非线性振动微分方程。采用多尺度法进行求解,得到系统关于前两阶模态非线性方程的近似解析解以及主共振幅频响应方程。通过算例,得到了轴向运动载流梁共振幅值随调谐参数、载流电流密度、导线电流和位置的变化关系曲线图。结果表明,各相关物理和几何参数的改变对系统共振特征有较大影响,且非线性振动特征较为明显。     

Winkler地基上有限长梁非线性自由振动

基于经典Winkler地基模型及Euler-Bernoulli梁理论,考虑梁的几何非线性效应,运用Newton 第二定律建立了弹性地基上有限长梁的非线性运动方程.采用Galerkin 方法对运动方程进行一阶模态截断,进而利用多尺度法求得了该系统自由振动的一阶近似解.揭示了两端简支梁的非线性自由振动特性,分析了弹性模量、长细比及地基刚度系数等参数对系统固有频率的影响.并通过该系统的位移时程曲线,分析了阻尼对弹性地基上梁运动特性的影响.     

热过屈曲梁振动的解析解

该文导出了面内热载荷作用下, 梁在其过屈曲构形附近微幅振动的解析解。首先基于经典梁理论, 推导了控制轴向和横向变形的基本方程。然后, 将2 个非线性方程化为一个关于横向挠度的四阶非线性积分-微分方程。假设梁的振幅以及由此引起的附加应变为无限小, 另设其响应为谐振, 则该非线性积分-微分方程将化为两组耦合的微分方程:一组控制非线性静态响应;另一组就是叠加于梁屈曲构形之上的线性振动方程。直接求解这些问题, 可以得到梁热过屈曲构形以及固有频率的解析解, 这些解是外加热载荷的函数。该文得到的精确解可以用于验证或改进各类近似理论和数值方法。     

An analytical study on the nonlinear free vibration of functionally graded nanobeams incorporating surface effects

Nonlinear free vibration of simply supported FG nanoscale beams with considering surface effects (surface elasticity, tension and density) and balance condition between the FG nanobeam bulk and its surfaces is investigated in this paper. The non-classical beam model is developed within the framework of Euler–Bernoulli beam theory including the von Kármán geometric nonlinearity. The component of the bulk stress, σ_zz, is assumed to vary cubically through the nanobeam thickness and satisfies the balance conditions between the FG nanobeam bulk and its surfaces. Accordingly, surface density is introduced into the governing equation of the nonlinear free vibration of FG nanobeams. The multiple scales method is employed as an analytical solution for the nonlinear governing equation to obtain the nonlinear natural frequencies of FG nanbeams. Several comparison studies are carried out to demonstrate the effect of considering the balance conditions on free nonlinear vibration of FG nanobeams. Lastly, the influences of the FG nanobeam length, volume fraction index, amplitude ratio, mode number and thickness ratio on the normalized nonlinear natural frequencies of the FG nanobeams are discussed in detail.     

双层梁在均匀升温场内的几何非线性问题

基于精确的几何非线性理论,建立了轴线可伸长双层梁在温度载荷作用下的非线性弯曲控制方程。其中包含了由于材料在横向非均匀分布而导致的拉-弯耦合项。应用打靶法数值求解相应的非线性边值问题,得到了均匀加热下两端不可移简支双层梁的热弯曲数值解。作为算例,给出了由铜和钢组成的双金属梁的平衡构形和平衡路径,分析和讨论了几何和物理参数对梁变形的影响。     

Nonlinear response of a vertically moving viscoelastic beam subjected to a fluctuating contact load

In the present work, the nonlinear response of a vertically moving viscoelastic beam subjected to a periodically varying contact load is investigated. The generalized Galerkin??s method is used to discretize the nonlinear partial differential equation of motion into the temporal equation of motion. The temporal equation of motion contains many nonlinear terms such as cubic geometric and inertial nonlinear terms, nonlinear damping term, and nonlinear parametric excitation terms in addition to forced excitation and parametric excitation terms. The first-order approximate solutions are obtained by using the method of multiple scales, and the stability and bifurcations of the obtained steady-state responses are studied. Extensive numerical simulations are presented to illustrate the influences of various types of system parameters for different resonance conditions. A significant amount of vibration reduction is obtained with the increase in the material loss factor. The results obtained by numerically solving the temporal equation of motion are found to be in good agreement with the results determined by the method of multiple scales. The obtained results are useful for reduction in the vibration of the viscoelastic flexible beam with prismatic joint or single-link viscoelastic Cartesian manipulator with payload subjected to a sinusoidally varying contact load.     

具有几何和物理非线性粘弹性梁的混沌运动

建立了描述具有几何和物理非线性均匀梁动力学行为的偏微分－积分方程,梁的材料满足Leaderman非线性本构关系。对于两端简支的情形,采用Galerkin方法简化为常微分－积分方程;然后通过引进附加变量的方法进一步简化为常微分方程;最后利用相平面图、功率谱和Lyapunov指数等非线性动力学中的数值方法识别梁的动力学行为。结果表明梁的运动呈现混沌性态。     

横向磁场中机械载荷作用梁式薄板的非线性主共振

研究了磁场环境中受机械载荷作用梁式薄板的非线性主共振问题。在给出薄板的非线性电磁弹性耦合运动基本方程及电磁力表达式的基础上，得到了横向稳恒磁场和机械载荷共同作用下梁式薄板的振动方程。应用伽辽金积分法，并进行无量纲化处理，进一步导出了相应的非线性振动微分方程。采用平均法对主共振问题进行了求解，得到了稳态运动下的幅频响应方程。通过算例给出了几种情况下的幅频响应曲线图和时间历程图，分析了板厚和磁场对系统振动的影响。