受偏压作用薄壁结构的稳定分析

本文提出了一种基于势能原理的薄壁杆件稳定分析的半离散方法，采用转换Ｂ３样条函烤作为横截面纵向位移的插值函数通过变分原理，导出控制微分方程及自然边界条件，利用常微分方程求解器求解。     

横向荷载作用下薄壁杆件稳定分析的有限杆元法

根据位移变分原理,本文提出薄壁杆件稳定分析的有限杆元法。分析中考虑了杆壁中面剪应变的影响,能很好地描述剪力滞后现象。本方法采用线性函数作为横截面翘曲位移的插值函数,适用于任意横截面形状和任意边界条件的薄壁杆件。本文讨论了横向荷载作用下具有不同边界条件的工字型薄壁梁的屈曲荷载。数值算例结果表明了本方法灵活、有效、且有很好的精度。     

不规则I型和L型横截面形状薄壁杆件的横向弯曲稳定分析

根据势能驻值原理,采用转换B3样条函数模拟杆件横截面的翘曲位移场,文[8]提出了用于分析在横向荷载作用下薄壁杆件稳定问题的样条有限杆元法。方法适用于任意横截面形状和任意边界条件的薄壁杆件,考虑了杆壁中面上剪切变形的影响,能很好地描述剪力滞后现象。本文讨论了不规则I型截面简支梁和L型截面简支梁的屈曲分析,数值算例的结果表明了方法的灵活性、精确性和有效性。     

采用分段样条插值的半离散方法分析薄壁杆件

本文在文献[1]的基础上,提出一种基于势能原理的薄壁杆件的简化分析方法。该方法放弃了符拉索夫[2]关于沿杆横截面剪应变等于零或常数的假定,能很好地描述剪力滞后现象。杆横截面的纵向位移采用分段三次样条插值,通过变分原理,得到一组常微分方程及相应的自然边界条件。纵向位移沿杆长的分布,则可由解上述微分方程组得到一个闭合解。本方法适用于任意形式截面的薄壁杆件分析。算例表明了本方法的灵活性和精度及快速收敛的性能。     

薄壁曲梁的横向弯曲稳定分析

根据势能驻值原理,从曲梁的变形几何方程出发,采用转换B3样条函数模拟薄壁杆件横截面的纵向位移场,得到含非线性应变的薄壁曲梁的能量方程,采用样条有限杆元法求解薄壁曲梁的横向弯曲稳定问题。方法很好地描述了薄壁曲梁的翘曲位移和剪滞效应,为分析薄壁曲梁弯扭问题提供了一种有效的方法。数值算例表明本方法的前处理简单、收敛速度快,精度高。     

薄壁杆件翘曲剪应力的边界元精确积分解法

用非连续边界元对薄壁杆件的约束扭转进行了分析,推导出了求解边界点二次翘曲函数值的边界积分方程,给出了边界积分方程数值求解时积分计算的精确表达式。数值算例表明:利用边界积分方程方法分析薄壁杆件的约束扭转问题时效率和精度高,同时采用精确积分可以有效的处理"边界层效应"问题。     

考虑剪切变形的薄壁杆件分析

本文应用势能原理,讨论薄壁杆件的剪力滞后现象。导出以截面横向位移和节点纵向位移为未知量的有限元法的基本方程。算例表明,本方法计算量少,精度高,特别适用于分析高层建筑和桥梁结构。     

框筒结构剪力滞后分析

根据连续化原理,把框筒等效连续化为由各向异性板和角柱围成的等效实腹薄壁筒,引入纵向位移的三次样条插值函数,建立考虑剪力滞后影响的框筒结构受弯分析的哈密顿对偶求解体系,用精细积分法求该体系的高精度数值解。选用三次样条插值函数,有效的反映出框筒结构的剪力滞后现象。     

薄壁箱梁剪滞效应的能量变分法

考虑了三个不同的剪滞纵向位移差函数以反映薄壁箱梁不同宽度翼板的剪滞变化幅度,提出了一种能对工程中常用的变高度梯形截面箱梁剪力滞及剪切变形效应进行分析的方法。应用能量变分原理,导出了箱梁受横向荷载作用下的剪滞控制微分方程和边界条件,获得相应的闭合解,并探讨了不同纵向位移差函数对剪力滞的影响。最后通过高阶有限条法计算验证了本文方法的正确性。所得的公式比以往剪滞理论有了发展,因此更具有一般性。     

复杂体型筒体结构分析的经典方法——康托诺维奇法

本文将康托诺维奇法应用于由复杂基底平面构成的简体结构的分析。根据空间薄壁结构理论并考虑简体结构的剪力滞后效应建立了简体结构的位移试函数表达式。然后根据泛函变分原理得到了泛函变量的欧拉方程组以及自然边界条件,运用微分方程的矩阵解法求得了欧拉方程组的齐次解。算例表明。该方法能适用于工程的初步设计且应用灵活、方便。     

基于协调翘曲场的开闭口混合薄壁截面杆件约束扭转一维有限元分析

开口及闭口薄壁杆件约束扭转问题已由经典Timoshenko和Benscoter理论解决。然而,开闭口混合薄壁截面杆件约束扭转分析必须考虑开、闭口部分翘曲能力的差异,翘曲剪流形成机理有待进一步研究。该文假定开、闭口截面翘曲分别满足Vlasov和Umanskii假定,考虑开、闭口截面公共节点翘曲连续性要求,建立含有待定翘曲参数的协调翘曲模型。由截面受力平衡,确定翘曲参数显式列式,提出开闭口混合薄壁截面杆件约束扭转分析的一维有限元模型。算例及参数分析结果表明,基于Umanskii第二理论的Ⅰ类方法在悬臂板及闭口周边引入附加剪流,影响翘曲剪应力精度。基于Umanskii第二理论的Ⅱ类方法只能计算截面板件平均剪应力,无法反映真实翘曲剪流分布。基于Vlasov约束扭转假定的Beam-189单元忽略闭口周边约束效应产生的附加翘曲及剪流,影响翘曲正应力和剪应力精度。该文方法与Shell-63单元能得到基本吻合的变形与应力结果,说明一维梁元能正确反映开闭口混合薄壁截面杆件约束扭转及翘曲刚度。     

考虑剪力滞效应的层合箱梁矩阵分析方法

给出了考虑剪力滞后及剪切变形效应条件下,复合材料薄壁层合箱梁静力行为控制微分方程组的初参数解。以此为基础,推导出了层合箱梁单元的刚度矩阵和等效结点荷载列阵,从而使薄壁层合箱梁的剪力滞、剪切变形效应分析方便地纳入了工程中广泛应用的矩阵位移法程序系统,为复合材料连续层合箱梁等复杂结构的强度及刚度分析提供了有效的计算手段。      

考虑剪切变形时薄壁箱梁的挠曲分析

为分析剪切效应对薄壁箱梁受力特性的影响,利用微板的面内剪切及平衡微分方程,分别推导出不考虑和考虑薄壁箱梁各板面内剪切效应的弯曲位移函数。选取剪切效应引起的附加挠度作为广义位移,通过定义的剪切广义力矩及剪切翘曲位移函数,将剪切变形状态从全梁挠曲变形状态中分离出来,作为独立的变形状态进行分析。为满足全截面翘曲应力的自平衡条件,引入两个截面特性参数对广义剪切翘曲位移函数进行了修正。数值算例表明,按该文推导的薄壁箱梁剪切弯曲位移函数计算的两跨连续梁跨中截面应力与实测值及有限元值吻合良好。挠度计算表明:剪切效应使得该箱梁在集中和均布荷载作用下跨中挠度分别增大27%和24%。     

考虑剪切变形旋转运动复合材料薄壁梁的 动力学特性

研究考虑横向剪切的旋转运动复合材料薄壁梁的动力学特性。采用变分渐进法描述位移和应变并且引入横向剪切变形的影响,由Hamilton原理推导出Timoshenko梁的动力学模型,采用Galerkin法对薄壁梁进行自由振动分析,并且将计算结果与现有的有限元计算结果进行对比,验证了该文动力学模型的有效性。进一步针对周向均匀刚度配置(CUS)的箱型和翼型薄壁梁进行固有频率的计算,揭示了纤维铺层角、转速和结构参数对薄壁梁动力学特性的影响。     

薄壁曲线箱梁考虑材料弹塑性的剪力滞效应

依据势能变分原理,推导了薄壁曲线箱梁考虑翼缘应力剪力滞效应和材料非线性的刚度矩阵。采用样条有限点法和截面内力塑性系数法对薄壁曲线箱梁的弹塑性问题进行了求解。研究表明:弯曲剪力滞效应系数的非线性特征较挠度和扭转角的要明显;在荷载达到一定程度时,随荷载的增加,箱梁截面上的翼缘应力的分布逐渐均匀。该文的方法简单、实用,并可推广于变截面、变曲率薄壁曲线箱梁的计算。