平面柔性梁有限元动力学模型

提出一种在绝对坐标系中建立小应变有限转动平面梁动力学方程的有效方法。梁的位移用统一的绝对坐标描述 ,把位移分解成变形和刚体位移。根据哈密顿原理建立小变形小应变梁有限元动力学方程。该法用于多柔体系统动力学建模具有简洁、易于编制通用程序特点 ,数值示求解不存在严重的病态 ,算例表明方法有效可靠。     

作大范围运动的平面柔性梁的有限元动力学建模

文中在精确描述柔性梁非线性变形的基础上,利用有限元方法对梁结构进行离散,然后针对具有大范围运动的平面柔性梁结构利用Lagrange方程建立系统的精确动力学方程.该方程在原有一次耦合模型的基础上,增加了新的表征纵向、横向、侧向弯曲变形,以及扭转变形的耦合项.所得方程可用于研究非惯性系下的结构动力学问题,也可用于大范围运动为未知的刚柔耦合问题.     

基于浮动坐标法的任意运动平面柔性梁动力学模型

利用拉格朗日方程,采用浮动坐标法推导了任意运动平面柔性梁动力学模型.研究了任意运动柔性梁的运动学描述形式,利用有限元方法建立单元运动微分方程,并解释了质量矩阵和刚度矩阵中所有项的含义.计算实例结果显示,利用浮动坐标法推导建立的任意运动柔性梁动力学模型是有效的.     

双连杆柔性机械臂Timoshenko梁动力学模型

研究双连杆柔性机械臂动力学行为中转动惯量与剪切变形的影响,建立了Timoshenko梁的高阶理论,从而为各种动力学模型的精度分析与使用范围打下基础.     

含柔性梁机械系统动力学分析的有限段方法

机械系统动态性能的好坏将直接影响系统的安全性与可靠性 ,因此 ,在对机械系统进行动力学分析时 ,计及各部件 (或构件 )变形的影响就显得非常必要 .当系统中含有梁式结构的构件时 (如凸轮机构、连杆机构等 ) ,常应用有限段方法建立系统动力学模型并对其进行动力学分析 .依据Kane方程 ,建立了梁式柔性体动力学的有限段模型 ,并编制了该方法的应用程序 .算例表明 ,有限段方法是分析梁式结构机械系统动态性能的一种简单、有效的方法     

柔性多体系统动力学研究方法及其发展

对柔性多体动力学的研究方法进行了概括和总结,回顾了柔性体建模的3个阶段,从柔性体建模方法、柔性体动力学方程数值计算方法和柔性体振动控制方法等几个方面进行了总结,今后的研究方向做了展望.     

柔性多体系统动力学——有限段方法

采用有限段方法建立柔性梁式的离散模型，基于Ｋａｎｅ方程的Ｈｕｓｔｏｎ方法建立柔性多体系统学方法，该方程计入了梁式构件的几何非线性变形的惯性影响，在求解过程中，引入了相对位移的模态变换以提高计算效率，通过典型实验验证了有限段方法可解决具有几何非线性变形的柔性梁式构件的多体系统的动力学问题。     

基于绝对节点坐标法的三维柔性旋转梁动力特性分析

主要研究了三维柔性旋转梁的动力特性.采用绝对节点坐标法和几何非线性变形假设,基于一般连续介质理论,建立三维柔性梁的非线性动力学模型;基于摄动理论,结合浮点坐标方法,采用线性化技术,建立柔性旋转梁的振动频域分析模型.对柔性梁自由单摆进行时域仿真,并分析了不同转速下三维柔性旋转梁的频域特性.结果表明,随着转速增加梁的动力刚...     

一般柔性体连续系统的动力学建模方法

基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理,建立了考虑刚弹耦合作用的一般柔性体连续系统的动力学模型,并针对在水平面内作大范围回转运动的柔性梁,在Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁模型的假设前提下,根据轴向不可伸长的柔性梁的几何约束条件,采用假设模态法,推导出柔性梁有限维离散化动力学方程。研究表明,作大范围回转运动的柔性梁,由于运动和变形的耦合将产生动力刚化现象。文中最后给出了仿真算例,验证了该方法的有效性。     

基于小变形的柔性多体系统动力学建模方法研究

引入非线性变形场描述,建立了基于小变形的柔多体系统动力学模型,解决了传统动力学建模方法存在的对变形广义坐标过早线性化的缺陷。对旋转梁式构件进行了动力学仿真,仿真结果表明传统方法不适合用于高速旋转的柔性体动力学建模,本文提出的动力学模方法为解决实际工程中各种复杂结构动力学分析提供了有力工具。     

钢筋混凝土平面问题的含梁组合单元模型

将混凝土内的钢筋模拟为能承受轴向力、抵抗弯曲变形的梁单元,在梁元节点位移服从平面单元位移场的基本假设下,应用虚功原理建立了单元内任意位置含钢筋梁元的钢筋混凝土平面组合单元模型.通过与现有钢筋混凝土平面单元模型比较,本模型更准确全面地反映了钢筋的力学性能,钢筋在平面单元内的位置不再有任何限制,混凝土和钢筋可以各自独立地进行网格划分,为单元离散提供了便利.     

钢筋混凝土平面问题单元模型研究

针对现有钢筋混凝土平面单元模型所存在的问题 ,建立了在各种配筋形式下钢筋混凝土平面问题四边形单元组合模型 ,导出了这些模型的单元刚度矩阵的一般表达式 .与弥散单元模型的对比分析表明 ,组合单元模型不仅符合有限元离散的基本理论 ,而且可较精确地反映钢筋的实际结构作用 ,具有较强的实用性 .     

基于有限等参单元的等效平面桁架模型

针对有限元分析的复杂性,从弹性力学平面应力单元出发,结合无限小单元法和有限单元法,提出了等效平面桁架模型。基于平面应力单元和等效桁架单元在同样节点荷载下的位移等效,分析了等效后桁架杆件的初始刚度、截面面积及等效弹性模量等特征值;建立了等效平面桁架模型的单元刚度矩阵、应变矩阵和单元的轴力矩阵;给出了等效平面桁架模型的分离式模型,分析了非规则带钢筋的四边形等参单元,建立了等参单元等效平面桁架模型的单元刚度矩阵。以某混凝土简支梁和混凝土重力坝作为研究对象,将等效桁架模型与有限元分析软件ANSYS9．0的计算结果做比较。结果表明,等效桁架模型对平面问题的处理可以满足工程精度的要求,同时使计算模型简单化,体现了等效平面桁架模型的科学性。     

超磁致伸缩换能器有限元动态模型的研究

超磁致伸缩材料是在磁场的作用下能产生巨大伸缩变形的一种新型功能材料,它的应用越来越受到研究人员的关注．将超磁致伸缩材料Terfenol-D应用于换能器中,将极大地提高换能器的性能指标．介绍了超磁致伸缩材料研制的换能器的结构,利用有限元方法建立了磁机械耦合动态模型,并推导出换能器的谐振频率表达式,计算与仿真表明所建立的有限元动态模型在忽略涡流影响的条件下能够反映换能器的输入输出关系,此项研究对于超磁致伸缩换能器的控制及实验研究具有重要的指导意义。     

型钢高强高性能混凝土梁有限元分析

以梁构件为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,对型钢高强高性能混凝土梁构件进行性能方面的分析研究。结果表明,ANSYS模拟的型钢高强高性能混凝土结构梁与实际试验梁裂缝发展过程基本上是相符合的;型钢高强高性能混凝土梁的受力情况,包括型钢、钢筋的应力应变,混凝土的应力应变情况均与试验梁实际情况一致,说明ANSYS大型软件在模拟梁构件时是可行的。     

旧有普通钢筋混凝土梁动载试验及有限元分析

为保证现役铁路旧桥梁的安全运行,需定期对其进行检测,对清绿支线黑河3#桥进行现场动载试验,得到该桥梁结构在列车通过时的动力响应,使用东风4型机车双机连挂以40 km/h的速度从桥上经过来激励桥梁结构,使桥梁上部结构产生响应.分别用DH3817动静态应变采集仪以及DH5938振动测试系统进行数据的采集,分析桥梁结构的动力响应,即动应变、动挠度﹑振动加速度等,同时利用有限元分析软件ANSYS对该桥进行理论模拟分析.通过对试验实测值与理论模拟值进行对比,判断了解其承载力和工作性能,为桥梁的加固与否提供依据,为桥梁的运营、养护和维修提供必要的参考.     

Finite Element Model Updating of Complicated Beam-Type Structures Based on Reduced Super Beam Model

基于超梁降阶模型的复杂梁式结构有限元模型修正

王文胜,魏豪杰,候中华,梅群,李一帆

（河南科技大学 工程力学系,河南 洛阳 471023）

摘要：

提出一种针对复杂梁式结构的有限元模型修正方法。首先采用建立在经典梁理论中的平面截面假设和位移插值函数的超梁降阶模型方法,将复杂的梁式结构简化为具有较少自由度的超梁降阶模型。在此基础上,模型修正过程中所需要的特征值求解和特征灵敏度分析是在降阶后的小规模矩阵上进行,与传统基于全结构的模型修正方法相比,大大减少计算量。采用优化技术实现结构模态特性差异的修正,从而获得结构参数的最优值。最后以复杂加筋圆柱壳模型和一实际导弹结构的模型修正为例,证明了基于超梁降阶模型的有限元模型修正方法的有效性和高效性。

关键词：超梁降阶模型方法,模型修正,复杂梁式结构,特征方程,特征灵敏度

     

平面接触问题有限元计算

通过和实际结构相同的平面接触模型的光弹性试验与有限元计算应力分布的对比，验证了ＭＡＲＣ有限元计算程序在进行气门杆头部接触问题的应力分析时的可靠性；采用多级有限元计算法对具有分析解的典型接触问题接触区应力进行分析，证明经过多级网格逐级细化有限元计算可以精确分析接触面附近的应力分布，为应用有限元法分析接触问题提供了有效的途径     

吊梁的设计及有限元分析

通过Auto CAD软件,根据实际需要将吊梁图形进行初步设绘,又以Ansys有限元分析软件为工具,建立吊梁的三维有限元模型。通过施加载荷和边界条件,对实际工况下吊梁的受力构件进行了有限元分析,对应力相对集中的区域,提出了局部图纸的完善建议,对吊梁的安全性提供了理论依据。