考虑畸变的开口薄壁构件变形方程及其应用

为简化考虑截面畸变的薄壁杆件力学分析,提出一种把薄壁杆件拆分为两个较简单的部分分别分析、按需综合的方法。该文重点探讨截面畸变变形的效应分析:首先基于薄板小挠度弯曲理论,建立矩形板条的面外弯曲变形方程,然后适当简化截面畸变的变形形式和平衡条件,实现反映开口薄壁杆件畸变和扭转性能的"板件面外弯曲综合抗力体系"分析,最后与另文探讨的薄壁杆件"板件面内拉弯综合抗力体系"的分析进行综合,建立考虑截面畸变的开口薄壁杆件常微分变形方程。与目前较为常用的广义梁理论及有线条法相比,该方法无需进行截面正交分析或假定变形沿杆长的分布。为提高方法的实用性,文中还基于该变形方程,探讨了薄壁杆件单元刚度方程等矩阵位移法诸实现要件,据此编制的通用程序计算结论与基于壳单元的ANSYS软件算例结论吻合良好。     

变截面薄壁杆件约束扭转处理的有限元法

变截面薄壁杆件约束扭转处理的有限元法石家庄铁道学院张银彩同济大学卢跃祖变截面薄壁杆件约束扭转要以等截面的约束扭转问题为基础，为此本文首先讨论等截面薄壁杆件约束扭转的处理方法。１等截面薄壁杆件约束扭转的处理１．１问题的引出ＳＡＰ８４是专门为微机而开发的...     

多弹性扭转支承开口薄壁杆的扭转屈曲

研究了截面形心和剪切中心重合的多弹性扭转支承开口薄壁杆在轴向压力作用下的扭转屈曲,把作用在开口薄壁杆上的弹性扭转支承去掉,代之以相应的未知扭矩,采用Laplace变换推导出了其扭转变形的位移函数,并求得了多弹性扭转支承开口薄壁杆在轴向压力作用下扭转的屈曲特征方程。     

考虑剪力滞后的薄壁杆件振动

本文根据位移变分原理，用一个叫做有限杆元法的离散方法对任意截面形状的薄壁杆件进行动力分析。动力分析除了考虑薄壁杆件的翘曲变形和扭转变形外，还考虑了反映剪力滞后现象的杆壁中面上剪应变的影响，与有限单元软件包COSMOS／M的计算结果比较，本文的方法能够精确，灵活和有效地进行薄壁杆件的动力分析。     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 一 基本概念与基本假定

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以“刚性周边”假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,“周边形状改变”与“周边形状不变”的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素——双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素——四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 五 闭口薄壁杆件的翘曲变形

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以"刚性周边"假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,"周边形状改变"与"周边形状不变"的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素--双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素--四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 三 开口四板杆件的翘曲变形

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以"刚性周边"假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,"周边形状改变"与"周边形状不变"的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素--双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素--四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

按等应力原则配置的铰接杆系结构刚度最大原理

针对几何拓扑关系确定的铰接杆系结构,如何进行杆件的截面配置使结构在材料用量相同的情况下刚度最大的问题,提出了铰接杆系结构刚度最大的等应力截面配置原理.该原理表明,对于几何拓扑关系已确定的铰接杆系结构,使各杆件都同步达到某一应力时的杆件截面配置方案,是在材料用量相同情况下结构各种可能的截面配置方案中使结构刚度最大的截面配置方案.根据虚功原理,证明了相同荷载作用下杆系结构按等应力原则配置的方案在各种可能的截面配置方案中应变能最小,进而得出了前述原理.通过静定两杆桁架和超静定空间网架结构算例对上述原理进行了验证,结果表明该原理是正确有效的.     

闭口薄壁箱梁截面扭转惯性矩的计算方法

首先根据乌曼斯基第二理论,给出了三种闭口薄壁箱梁截面的扭转惯性矩简化计算方法,并重点介绍如何利用ANSYS自定义截面方法计算薄壁杆件的截面扭转惯性矩,最后通过实际算例分析了三种简化计算结果和ANSYS计算结果的差别,并且通过计算不同网格长宽比下的自由扭转惯性矩,指出网格长宽比对薄壁箱梁截面自由扭转惯性矩的精度影响规律。     

箱型地铁隧道斜穿地裂缝时扭转变形的解析解

地铁隧道在斜穿活动地裂缝时处于弯、剪、扭的复杂受力状态,针对箱型隧道物理模型试验中表现突出的扭转变形破坏,笔者基于薄壁杆件约束扭转理论,结合箱型隧道斜穿活动地裂缝的实际受力情况,提出箱型隧道衬砌结构在集中扭矩和表面均布摩擦扭矩作用下的扭转角和剪应力解析解.利用ANSYS建立箱型隧道衬砌结构扭转变形有限元模型,并分析截面扭转角和最大剪应力,数值模拟结果和用解析法得到的扭转角及最大剪应力吻合良好.