冲击荷载下一端简支一端固支高桥墩的动力屈曲

考虑剪切变形和大位移的影响,建立一端简支一端固支高桥墩在冲击荷载作用下的非线性动力学基本方程式;通过位移形函数假设,采用伽辽金积分方法得到了时间变率的动力学控制方程;利用四阶Runge-Kutta法进行数值求解,得到冲击荷载作用下高桥墩的临界荷载、位移响应曲线以及各种荷载和几何参数对临界荷载的影响规律。通过数值算例比较了三角形冲击荷载和矩形冲击荷载作用下的荷载-位移幅值响应曲线;给出了矩形冲击荷载作用下,不同峰值的位移响应曲线、临界荷载随高桥墩柔度的变化曲线、不同冲击持续时间对临界荷载的影响     

冲击荷载下高桥墩的弹塑性动力屈曲

考虑剪切变形和大位移,在双线性本构模型下, 建立高桥墩在冲击荷载作用下的非线性动力学基本方程式;通过位移形函数假设,采用伽辽金积分方法得到了时间变率的动力学控制方程;通过数值求解,得到冲击荷载作用下高桥墩的临界荷载、位移响应曲线以及各种荷载和几何参数对临界荷载的影响规律。比较了三角形冲击荷载和矩形冲击荷载作用下的荷载-位移幅值响应曲线;给出了矩形冲击荷载作用下,不同荷载峰值的位移响应曲线、临界荷载随高桥墩柔度的变化曲线、不同冲击持续时间对临界荷载的影响;分析了塑性变形对高桥墩稳定性的影响,给出了塑性区域的出现和扩大的过程。     

地基上下震动时高桥墩的动力屈曲

考虑大变形的影响,建立高桥墩在地震波冲击下引起的地基上下震动时的非线性动力学基本方程式;通过位移形函数假设,采用伽辽金积分方法得到了时间变率的动力学控制方程;对时间变率的非线性微分方程进行数值求解,给出了同一地震波不同强度下高桥墩的位移响应曲线以及从产生横向振动到失稳的全过程;得到了地震波冲击时高桥墩失稳的临界地震加速度和失稳时刻。通过数值算例比较了地震波幅值、高桥墩柔度以及桥面质量大小对位移幅值响应曲线、临界地震加速度和失稳时刻的影响。     

水平双向反复荷载作用下RC矩形空心桥墩的滞回模型研究EI北大核心CSCD

为了评价复杂地震荷载作用下钢筋混凝土(RC)空心桥墩的抗震性能,对3根RC矩形空心桥墩进行了"回型"水平双向反复荷载作用下的拟静力试验,并基于有限元数值分析方法,研究了该类加载制度下RC矩形空心桥墩的水平力-位移滞回曲线,及双向弯曲作用下RC矩形空心截面的弯矩-曲率。分析探讨了轴压比、壁厚、双轴弯曲强度比参数影响下RC矩形空心桥墩的滞回特性、破坏特征和截面受力性能模拟结果,提出了"回型"水平双向加载下RC矩形空心桥墩的滞回曲线模型,该模型考虑了水平双向加载对构件强度、刚度和位移的耦合效应。应用该模型得到的RC矩形空心桥墩的水平力-位移骨架曲线和滞回曲线的计算值与试验结果吻合较好。     

水平双向反复荷载作用下RC矩形空心桥墩的滞回模型研究

为了评价复杂地震荷载作用下钢筋混凝土(RC)空心桥墩的抗震性能,对3根RC矩形空心桥墩进行了"回型"水平双向反复荷载作用下的拟静力试验,并基于有限元数值分析方法,研究了该类加载制度下RC矩形空心桥墩的水平力-位移滞回曲线,及双向弯曲作用下RC矩形空心截面的弯矩-曲率。分析探讨了轴压比、壁厚、双轴弯曲强度比参数影响下RC矩形空心桥墩的滞回特性、破坏特征和截面受力性能模拟结果,提出了"回型"水平双向加载下RC矩形空心桥墩的滞回曲线模型,该模型考虑了水平双向加载对构件强度、刚度和位移的耦合效应。应用该模型得到的RC矩形空心桥墩的水平力-位移骨架曲线和滞回曲线的计算值与试验结果吻合较好。     

航道边界形状对移动载荷激励冰层位移响应特性的影响研究

基于欧拉-拉格朗日流体与固体耦合算法,针对移动载荷激励冰层响应问题开展了数值模拟。对均匀水深条件下的冰层位移响应进行了数值计算并与实验结果进行对比分析,发现二者获得的临界速度值、冰层位移响应波形特征以及最大下陷值都吻合较好,说明所采用的数值计算方法是可靠、有效的。针对限制水域不同航道边界形状条件下移动荷载激励冰层位移响应和载荷临界速度进行了数值模拟,得到了航道边界形状对位移响应和临界速度的影响规律,结果表明:不同截面形状直航道条件下,当矩形截面变化到梯形截面时,临界速度变小,且各速度下冰层最大下陷位移也相应变小;矩形截面形状弯曲航道条件下,临界速度仍存在,且该临界速度对应的冰层最大下陷位移幅值比直航道条件下大。     

复合材料层合开顶扁球壳在集中冲击下的非线性动力屈曲

研究了具有刚性中心的复合材料层合开顶扁球壳在中心集中冲击载荷作用下的非线性动力屈曲问题。通过增加横向转动惯量项得到中心集中冲击下复合材料层合开顶扁球壳非线性稳定性的控制方程，采用Galerkin方法得到以刚性中心位移表达的冲击动力响应方程，并用Runge-Kutta方法进行数值求解，应用Budiansky-Roth准则（简称B—R准则）确定冲击屈曲的临界荷载；讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合开顶扁球壳冲击屈曲的影响。     

Timoshenko梁在热冲击下的瞬态动力响应

研究了矩形截面简支Timoshenko梁在热冲击载荷作用下的动力响应.首先由分离变量法求得了梁的温度响应,然后采用微分求积法(DQM)分别对位移形式的动力学方程及初边值条件在空间域和时间域进行离散.数值求解离散后的代数方程组,得到了梁在热冲击下的动态位移和应力响应.分析了相关物理和几何参数对动态位移响应和动态应力响应的影响,考察了数值结果的收敛性.数值结果表明,对该类问题采用DQ法求解具有简洁可靠、计算效率高的特点.     

分数阶微分双参数黏弹性地基矩形板动力响应

基于弹性地基Pasternak双参数模型,利用分数阶微分得到黏弹性地基双参数模型,并在此基础上建立采用分数阶微分Kelvin模型的双参数黏弹性地基上弹性和黏弹性矩形板在动荷载作用下的动力方程;利用Galerkin方法和分段处理的数值计算方法求解四边简支的弹性和黏弹性地基板的动力方程,通过自由振动算例验证该求解方法的正确性;并分析冲击动荷载作用下分数阶微分Kelvin模型的分数阶、粘滞系数、水平剪切系数和模量参数对位移响应的影响。结果表明:分数阶微分黏弹性模型可以描述不同黏弹性材料的力学行为;分数阶取值0.5前后,矩形板位移响应值出现了不同的衰减发展形态;粘滞系数、水平剪切系数和模量系数取值越大,位移响应衰减速度越快。     

冲击荷载作用下轴向运动层合板非线性动力学响应

研究轴向运动层合板在冲击荷载作用下的非线性动力学响应。基于单层材料本构关系及大变形理论,考虑几何非线性得到冲击荷载作用下的轴向运动层合板非线性动力学控制方程;通过Galerkin法对控制方程进行离散得到模态方程组,用Runge-Kutta法对模态方程组求解,得到冲击荷载作用下轴向运动层合板的动态响应。讨论了轴向速度、冲击波峰值和相位持续时间对轴向运动层合板动力学响应的影响。     

轴向运动导电薄板的磁弹性振动

针对磁场环境中轴向运动导电薄板的磁弹性振动问题进行研究。在给出薄板运动的动能、应变能以及电磁力虚功表达式的基础上,应用哈密顿变分原理,推得磁场中轴向运动矩形薄板的磁弹性振动方程。基于麦克斯威尔电磁场方程并考虑相应的电磁关系式,得到薄板所受电磁力的表达式。针对横向磁场中矩形板的自由振动问题,通过位移函数的设定并应用伽辽金积分法,得到三种边界约束条件下轴向运动薄板的磁弹性振动微分方程。通过数值算例,给出了不同边界条件下矩形板的磁弹性振动特性曲线图,分析了轴向运动速度和磁感应强度等参量对薄板固有振动频率的影响,讨论了临界速度的变化规律。     

横向磁场中对边简支对边固支矩形薄板的分岔与混沌

研究了力磁耦合作用下对边简支对边固支矩形薄板的分岔与混沌问题。在给出横向稳恒磁场和载荷共同作用下的矩形薄板的非线性磁弹性耦合运动学方程的基础上,得到了对边简支对边固支的矩形薄板的磁弹性振动方程。用Melnikov函数法给出该系统发生混沌运动的条件,并用数值方法求解该系统振动方程。通过具体算例,得到了系统的分岔图、Lyapunov指数图,并给出了相应位移波形图、相平面轨迹图、庞伽莱截面图。分析了电磁场参量及外载荷对系统运动状态的影响。     

Elastic-plastic buckling analysis of rectangular plates subjected to biaxial loads

In order to calculate the buckling load of a rectangular plate, the analytical approach is used in this study. The plate is assumed to be simply supported on four edges and loaded by uniform stresses along the edges. If the plate is slender, the buckling is elastic. However, if the plate is sturdy, it buckles in the plastic range. Then, the instantaneous moduli in the constitutive equations depend on the external loading. In this study, the elastic and plastic buckling equations are derived for rectangular plates under biaxial loading, and the corresponding interaction curves are presented. The influences of aspect ratios, load ratios and hardening factors on the buckling stresses are investigated for rectangular plates. From the plastic buckling analysis, the optimal combination of loads is given for the buckling strength.     

Elastic-plastic buckling analysis of rectangular plates subjected to biaxial loads

In order to calculate the buckling load of a rectangular plate, the analytical approach is used in this study. The plate is assumed to be simply supported on four edges and loaded by uniform stresses along the edges. If the plate is slender, the buckling is elastic. However, if the plate is sturdy, it buckles in the plastic range. Then, the instantaneous moduli in the constitutive equations depend on the external loading. In this study, the elastic and plastic buckling equations are derived for rectangular plates under biaxial loading, and the corresponding interaction curves are presented. The influences of aspect ratios, load ratios and hardening factors on the buckling stresses are investigated for rectangular plates. From the plastic buckling analysis, the optimal combination of loads is given for the buckling strength.     

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。     

考虑负载影响的阶梯形超声变幅杆动力特性

考虑与加工工件表面高频重复撞击对结构动力特性的影响,基于瞬态波传播理论,研究周期激励下阶梯形超声变幅杆重复撞击加工工件的瞬态动力响应,及负载对变幅杆放大特性的影响。首先,建立阶梯形变幅杆力学模型,采用瞬态波响应法分别对接触过程和分离过程动力控制方程进行求解,得到适用于任意级数的阶梯形变幅杆的特征项传递函数,和重复撞击系统的瞬态响应理论解。以工程中常用的三级阶梯形变幅杆为算例,分析了不同外载频率下变幅杆重复撞击动力特性和负载工件对变幅杆聚能效果的影响,得出考虑加工件撞击产生的瞬态响应下的变幅杆放大系数,小于自由振动空载的设计值。可为精细超声加工变幅杆的设计提供更为精确的理论依据     

An indirect boundary element method for three-dimensional dynamic fracture mechanics

Indirect boundary element methods (fictitious load and displacement discontinuity) have been developed for the analysis of three-dimensional elastostatic and elastodynamic fracture mechanics problems. A set of boundary integral equations for fictitious loads and displacement discontinuities have been derived. The stress intensity factors were obtained by the stress equivalent method for static loading. For dynamic loading the problem was studied in Laplace transform space where the numerical calculation procedure, for the stress intensity factor K_I(p), is the same: as that for the static problem. The Durbin inversion method for Laplace transforms was used to obtain the stress intensity factors in the time domain K_I(t). Results of this analysis are presented for a square bar, with either a rectangular or a circular crack, under static and dynamic loads.