波形钢腹板梁变形计算的有效刚度法

为研究波形钢腹板剪切变形对波形钢腹板梁受力行为的影响,引入腹板剪切变形转角函数,将波形钢腹板梁的弯曲行为分解为桁架作用和弯曲作用,建立一个能够考虑波形钢腹板剪切变形的波形钢腹板梁理论模型,推导了简支和悬臂波形钢腹板梁在不同类型荷载作用下的变形解析解,采用有限元方法验证了理论模型和解析解的正确性和适用性。根据变形等效原理,引入重要影响参数对波形钢腹板梁的变形解析解进行简化,提出了考虑腹板剪切行为的波形钢腹板梁变形简化计算方法——有效刚度法。用该文提出的有效刚度法计算波形钢腹板梁在正常使用极限状态下的变形值和试验结果吻合良好,为波形钢腹板梁在正常使用极限状态下的挠度计算提供一种准确性较高的简化计算方法。     

层壳考虑横向剪切效应的自由振动分析

本文采用一个分层的剪切变形理论分析层壳的自由振动。假定层壳各层横向剪切应变彼此线性相关,从而未知函数个数与一阶剪切变形理论相同,但控制微分方程的阶数为十二阶,且不含剪切修正因子。文中计算了一个短圆柱壳与两种扁壳的自由振动频率,数值结果与经典层合理论、一阶剪切变形理论及其他剪切变形理论的计算结果进行了比较。      

基于铁木辛柯梁理论的工字梁剪切变形计算方法研究

飞机机翼通常采用工字梁作为支撑结构,然而由于工字梁的几何参数改变,理论计算会受到影响,梁理论的选择会直接影响计算结果。目前,现有的工字梁挠度计算主要基于欧拉-伯努利梁理论,未充分考虑梁弯曲时存在的剪切变形。因此,本文提出了一种基于铁木辛柯梁理论的考虑剪切作用的工字梁计算方法,用于针对受集中力影响的工字梁进行计算。通过表征剪切变形对梁变形的影响,获得了剪切变形对梁的作用规律,并解释了剪切变形在梁中的变形机制。研究表明,当工字悬臂梁靠近固定端一定范围内以及梁的跨高比小于5时,计算时应考虑剪切变形的影响。该计算方法得出的内力计算理论结果与仿真及电测法结果基本一致,可以应用于实际工程计算中。     

关于轴对称模锻剪切曲面形状的探讨

用上限法研究了轴对称模锻最终阶段变形域与未变形域间边界,即所谓剪切曲面的形状。本文采用抛物线的形式来描述剪切曲面形状,计算结果表明采用抛物线形式来描述剪切曲面形状要比采用矩形线,菱形线、梯形线更符合实际情况,为准确地计算轴对称模锻变形功率奠定了基础。     

考虑剪切变形的箱型空心楼盖拟板法研究

根据Timoshenko梁剪切理论和模型试验数值模拟,分析了剪切变形对空心楼盖箱型构件挠度的影响;依据弹性薄板理论,对比了不同边界条件下多种拟板方法的思路和计算精度;提出了等效实心平板剪切模量的取用方法和实用的考虑剪切变形挠度的修正手段。分析结果表明:剪切变形对空心楼盖的影响远大于实心楼盖;规程拟板法优于其他拟板方法,但其挠度计算值与空心楼盖实际值存在误差;现有基于抗弯刚度相等的拟板方法不能正确反映空心楼盖的剪切变形大小。该文基于“剪切刚度相等”提出的剪切模量取用方法和挠度修正方法能同时适用于构造各向同性和构造各项异性空心楼盖,计算效果均优于其它拟板法。该文成果可供分析和设计时参考。     

多因素对剪力墙最优刚度影响的综合分析

本文在考虑剪力墙弯曲变形基础上，由框架边柱（墙）轴向变形、剪力墙剪切变形和连系梁不同联接等三种因素，分六种组合情况，分析框架－剪力墙结构中剪力墙的最优刚度。提出在工程实践中，可将以仅考虑剪力墙弯曲变形的简单计算模型计算得到最优刚度作为剪力墙布置依据。     

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。     

基于变分原理的波形钢腹板箱梁挠度计算解析法

该文通过在纵向位移函数中引入翘曲变形函数以及剪切转角来分别考虑箱梁剪力滞效应和波形钢腹板剪切变形的影响,基于能量变分原理,提出一种波形钢腹板箱梁挠度计算的解析方法。并分别针对单箱单室和单箱双室波形钢腹板箱梁算例,将该文方法与仅考虑波形钢腹板剪切变形的挠度计算方法及有限元值进行比较分析。结果表明:该文方法具有较高的准确性;剪切变形影响系数随高跨比和宽跨比的增大明显增大,而剪力滞效应影响系数受高跨比的变化影响较小。     

薄壁箱梁剪力滞剪切变形双重效应分析的矩阵方法

本文在得到薄壁箱梁同时考虑剪力滞及剪切变形影响微分方程初参数解的基础上,进一步推导出单元刚度矩阵和等效结点荷载,从而使薄壁箱梁势力滞、剪切变形效应分析方法方便地纳入广泛应用的矩阵位移法程序系统,为连续梁等复杂结构的剪力滞及剪切变形效应分析提供了强有力的计算手段。     

基于能量法的变截面层合管整体稳定承载力计算方法

为计算变截面层合管杆件整体稳定承载力,提出一种基于能量法的理论计算模型。采用基于三维梁理论的层合管等效抗弯刚度计算方法,计算了等截面段、变截面段的等效工程弹性系数。在考虑剪切变形的影响以及杆件变截面对轴压挠曲线函数影响的基础上,基于能量法推导了变截面杆整体稳定承载力解析公式。以NASA复合材料变截面杆为算例,进行了理论计算和有限元数值模拟,结果显示:同时考虑上述两因素的理论计算结果与有限元结果最为接近,剪切变形对临界承载力的修正可达10%以上,轴压挠曲线函数的变化对承载力的修正约为1%,可忽略。以锥长和锥角为参数,对变截面杆的承载力、体积和承载效率进行双参数分析,发现变截面对弯曲变形能的影响远大于对剪切变形性能的影响,采用变截面形式能够提高层合管承载效率,且一定锥长下存在承载效率最高对应的最优锥角。     

板料数控渐进成形中变形力的研究

研究了板料数控渐进成形变形力的2种计算方法:按照纯剪切变形的方式计算变形力;按照剪切和弯曲综合变形的方式计算变形力。同时,通过实验测量出渐进成形的实际变形力。通过比较,实验测定的变形力与假定剪切弯曲变形计算的变形力相近,可以认为渐进成形是一种剪切弯曲变形。     

复合材料旋转壳稳定性有限元分析和横向剪切变形的影响分析

对复合材料旋转壳的失稳问题进行了有限元推导, 建立了考虑横向剪切变形的旋转壳稳定性分析模型。在应变向量阵中引入了横向剪切应变, 从而考虑了剪切的影响。为了避免剪切自锁, 刚度的计算采用一点高斯积分法, 几何刚度的推导采用Stricklin 法。最终将稳定性问题归结为特征值问题。数值算例表明, 对于各向同性和复合材料旋转壳, 横向剪切变形均使其临界载荷降低。在稳定性分析中, 横向剪切变形对各向同性材料旋转壳的影响较小, 对复合材料的影响较大。      

多因素对剪内墙最优刚度影响的综合分析

本文在考虑剪力墙弯曲变形基础上，由框架边柱（墙）轴向变形、剪力墙剪切变形和连系梁不同联接等三种因素，分六种组合情况，分析框架－剪力墙结构中剪力墙的最优刚度。提出在工程实践中，可将以仅考虑剪力墙弯曲变形的简单计算模型计算得到最优刚度作为剪力墙布置依据。     

无侧移半刚接钢框架柱考虑剪切变形影响的计算长度系数研究

通过引入梁柱线刚度比修正系数考虑节点连接的非线性,采用变刚度螺旋弹簧模拟节点半刚性,推导了无侧移半刚接钢框架考虑剪切变形影响柱子的计算长度系数计算公式。分析结果表明,当柱子的长细比较小时,在进行半刚接无侧移钢框架稳定分析时,柱子的计算长度系数考虑剪切变形和不考虑剪切变形二者有明显区别。由于钢框架半刚性节点对柱子的约束能力较弱,稳定分析中忽略剪切变形影响对柱子稳定计算将产生一定误差。考虑剪切变形影响与不考虑剪切变形影响两种情况相比较,柱子计算长度系数μ值增大的范围为5.6%―10.2%。因此在对无侧移半刚接钢框架柱子进行稳定分析时,应考虑剪切变形对柱子稳定承载能力的不利影响。     

复合材料板壳分析的样条有限点法

本文提出一个分析复合材料板壳的样条有限点法，建立了静力分析、热效应分析、稳定性分析及动力分析的新计算格式。这个方法是以B样条函数、高阶剪切变形理论及变分原理为基础而建立的，由于采用样条离散化，不存在剖分协调问题。利用这个方法分析复合材料板壳，不仅计算简便，而且精度也高。     

剪力墙多垂直杆单元模型的改进及应用

对目前多垂直杆单元模型考虑剪切变形的三种方法进行了探讨和对比,提出了一种更为合理的刚度矩阵形式。结合钢筋混凝土拉压滞变模型和剪切滞变模型,可对剪力墙进行非线性分析。最后,提供了一个算例,并与试验结果比较,表明该模型具有较好的计算精度。     

计入剪切变形的正交各向异性扁壳的基本解

本文采用Ｈｏｒｍａｎｄｅｒ算子法将控制计入剪切变形的正交各向异性扁壳的偏微分方程组转化为含有一个未知函数的高阶偏微分方程，然后，利用平面波分解法将偏微分方程转化为常微分方程来求解。以定积分表示的形式提出了计入剪切变形的正交各向异性扁壳的基本解。     

基于模具预先补偿法的大幅面CFRP制件形状精度控制方法

针对控制大幅面CFRP制件成型后的形状精度这一关键技术问题,在剪切层法预测变形的基础上提出了一种改进的剪切层变形模拟方法。改进的方法只需少量制件实验数据,通过计算应变曲线曲率确定剪切层厚度,进而较准确地预测了CFRP制件的翘曲变形。基于变形模拟方法建立了一种大幅面CFRP制件形状精度控制方法,这一方法通过将模拟获得的变形不断补偿于初始模具型面来降低最终制件的变形。通过与实验数据的对比,证明了采用控制方法可以有效提高成型制件的精度,降低变形。     

国产F-12芳纶织物面内剪切性能

对国产F-12芳纶织物的剪切性能进行了研究,通过像框剪切试验和偏轴拉伸试验对其进行了测试,设计了相应的像框剪切夹具,利用数字图像相关方法（DIC）采集织物加载过程的变形场,获得了剪切载荷-剪切角度的变化曲线和剪切锁紧角,通过正则化处理对两种测试结果进行了对比分析;利用数值方法对织物剪切性能进行了计算,建立了一种非正交各向异性的杆-壳模型用于模拟织物剪切变形,编制了VUMAT子程序用于计算纱线方向的改变和应力更新,通过与试验结果的对比验证了计算模型的准确性。结果表明：织物的剪切行为具有明显的非线性特征,试样夹持部分的结构形式会对试验结果产生影响,未抽丝试样的剪切载荷明显大于抽丝试样的剪切载荷,二者的剪切锁紧角近似相等;正则化处理后,相框剪切的剪切载荷大于偏轴拉伸的剪切载荷,而锁紧角小于偏轴拉伸的锁紧角;试验结果与仿真结果对比,仿真结果与试验结果吻合较好。     

考虑剪切变形影响的框架柱弹性稳定

该文研究了考虑剪切变形影响的压杆弹性稳定,着重分析了压杆自身的剪切变形对其稳定临界荷载的影响。该文提出了考虑剪切变形影响的杆件单元一阶、二阶转角位移方程。提出了考虑剪切变形影响,计算两端任意转动约束轴压杆有侧移失稳及无侧移失稳的近似公式,通过与精确解对比,近似法具有很好的精度。讨论了压杆有侧移失稳临界荷载与压杆抗侧刚度之间的内在联系,根据这一规律,提出了近似计算两端转动约束轴压杆,具有侧向不完全支撑时的临界荷载。