Timoshenko薄壁梁弯扭耦合振动的动态传递矩阵法

通过直接求解单对称均匀Timoshenko薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程,导出了其自由振动时的动态传递矩阵,同时采用结合频率扫描法的二分法求解频率特征方程,并讨论了剪切变形和转动惯量对弯扭耦合Timoshenko薄壁梁的固有频率的影响.数值结果验证了本文方法在其适用范围内的精确性和有效性.     

《薄壁Timoshenko梁弯扭耦合振动的动态有限元法》

通过直接求解单对称均匀薄壁Timoshenko梁单元弯扭耦合振动的运动微分方程,推导了其精确的动态刚度矩阵。在本文研究中考虑了弯扭耦合、翘曲刚度、转动惯量和剪切变形的影响。针对某弯扭耦合的薄壁梁算例,应用本文推导的动态刚度矩阵,采用自动Muller法和结合频率扫描法的二分法求解频率特征方程,计算了该薄壁梁的固有特性,并讨论了翘曲刚度、剪切变形和转动惯量对该弯扭耦合薄壁梁的固有频率和模态形状的影响。数值结果验证了本文方法的精确性和有效性,并指出随着模态阶次的增加,剪切变形、转动惯量和翘曲刚度对薄壁梁的固有特性的影响更加显著。     

薄壁结构弯扭耦合振动计算研究

本文建立了薄壁结构弯扭耦合振动的薄壁梁有限元模型,该模型考虑翘曲和剪切变形的影响,能精确描述薄壁梁的纯弯状态和百均匀扭转,并适用于任何形状的横剖面,本文重点讨论了翘曲位移协调问题,提出了新的不同剖面形式梁段间的翘曲位移协调方法,数值算例证实了本文的正确性。     

非对称Bernoulli-Euler薄壁梁的弯扭耦合振动

通过直接求解均匀Bernoulli-Euler薄壁梁单元自由振动的控制运动微分方程,推导了其精确的动态传递矩阵.采用Bernoulli-Euler弯扭耦合梁理论,假定梁横截面没有任何对称性,考虑了薄壁梁在两个方向的弯曲振动及翘曲刚度的影响.动态传递矩阵可以用于计算非对称薄壁梁及其集合体的精确固有频率和模态形状.针对具体的算例,给出了各种边界条件下固有频率的数值结果并与文献中已有的结果进行了比较,还讨论了翘曲刚度对固有频率和模态形状的影响,结果表明如果忽略翘曲刚度的影响,可能得到毫无意义的结果.     

考虑剪切变形影响的斜梁桥自振频率的解析方法

斜梁桥振动频率没有显式解,给使用《公路桥涵设计通用规范》方法计算冲击系数带来不便。考虑斜梁桥振动时的弯扭耦合效应,分别采用修正的Timoshenko梁理论建立其弯曲振动的动态刚度矩阵,采用Saint-Venant扭转理论建立其自由扭转振动的动态刚度矩阵,结合斜支承边界条件,导出斜支承坐标系下的动态刚度矩阵,提取弯矩-转角的刚度方程,根据其奇异条件建立关于斜梁桥自振频率的超越方程,采用二分法对超越方程进行求解以得到自振频率。该文分析了一座标准A型单跨斜箱梁桥考虑与不考虑剪切变形影响时的前5阶振动频率随斜交角的变化,比较了正交简支初等梁和正交简支深梁、斜支初等梁和斜支深梁的前5阶频率。结果显示：斜梁桥基频随斜交角的增大而增大、第2阶频率随斜交角的增大而减小;斜梁桥振动频率的计算应采用考虑剪切变形影响的深梁理论。     

转子弯扭耦合振动共振特征分析

转子存在偏心距时,弯曲振动和扭转振动之间会相互作用产生弯扭耦合振动。目前对弯扭耦合振动的研究主要集中于其非线性特征,针对共振振幅大小和共振影响因素等共振特征的研究却比较少见。在实际的结构设计工作中,有时要利用耦合共振获取更大的振幅和振动能量。所以有必要从共振特征入手,对转子的弯扭耦合振动开展进一步的研究。首先建立偏心转子的弯扭耦合振动模型,使用小参数法对振动方程求解。其次分析扭转振动、弯扭振动产生耦合共振的条件,详细比较各振型共振振幅的大小和各参数对共振振幅的影响。然后以具体的算例,对各参数对弯扭耦合共振振幅大小的影响进行数值模拟,计算各阶共振振幅的大小,给出具有最大共振振幅时的参数条件,验证理论分析,为弯扭耦合振动的研究工作提供思路和依据。     

非对称船体梁弯扭耦合振动试验及分析

为了验证一种基于薄壁结构力学理论，考虑了翘曲，剪切，剖面转动以及结构不连续性影响的薄壁梁有限元模型的适用性，针对航空空母舰这种具有不对称结构的船型进行了弯扭耦合振动试验，并就试验结果和计算结果作了分析和比较。     

质量偏心Timoshenko梁的振动波特性研究

在研究船舶、潜艇等工程结构的低频振动时,通常可以将其简化为质量在截面内分布非均匀的梁结构,此质量偏心会引起弯-纵耦合。针对弯-纵耦合的质量偏心Timoshenko梁,推导了其截止频率的解析表达式;探讨了质量偏心对其纵振波、传播弯曲波及衰减弯曲波波数的影响规律;研究了三组波数下纵向/弯曲位移比随频率及质量偏心的变化。分析结果表明,质量偏心会降低梁的截止频率,偏心率越大,降低越明显;弯曲衰减波会在截止频率处转变为弯曲传播波;质量偏心使得非频散的纵向振动波转变为频散波;纵向振动与弯曲振动的耦合在质量偏心率或频率增大时,会进一步加强。     

列车—曲线梁桥耦合振动的车辆模型研究

本文首先根据曲线梁的力学微分方程，说明了曲线梁的弯扭耦合特性。针对列车通过曲线梁的特殊情况，研究了可以同时反映竖向，横向，弯扭耦合动力学特性的车辆模型，此外本文还给出了车－桥耦合振动中的位移，力的耦合关系。     

基于Timoshenko梁理论的薄壁梁弯扭耦合分析

该文主要以截面形心与剪切中心不重合的等截面空间薄壁梁为研究对象。以Timoshenko梁理论和薄壁杆件理论为基础,考虑横向剪切变形以及横向剪力和二次剪应力所产生的翘曲,将转角位移和翘曲位移采取独立插值,利用虚功原理推导出薄壁截面空间梁元的弯扭耦合刚度矩阵。算例表明:所建立的模型具有很好的精度,满足工程应用;当截面有非对称轴时,计算须考虑弯扭耦合的影响。     

基于DQM的曲梁平面外固有振动特性及参数分析

基于DQM(DifferentialQuadratureMethod,微分求积法),对曲线梁的频率方程和边界条件进行离散,通过采用不等分网点划分和替换法边界处理,求解了单跨圆形曲线梁和单跨回旋缓和曲线梁的平面外固有振动特性,并将结果与精确解进行对比,验证了微分求积法的高效性,讨论了网点数对求解精度的影响。在此基础上,研究了弯扭刚度比、翘曲系数以及边界约束形式等因素对曲线梁振动频率的影响,分析对比了圆形和回旋缓和曲线梁振动特性的参数影响规律。研究表明,采用微分求积法可以方便、高效地求解曲线梁的固有动力特性;弯扭刚度比、翘曲系数以及边界约束条件对曲线梁振动频率有着较为显著的影响,随着边界约束的减少,两种形式曲线梁的基本频率均随之减小,对于多数约束情况,两种形式曲线梁振动特性的参数影响规律相类似,唯有一种悬臂形式下的回旋缓和曲线梁振动特性的参数影响规律表现出与其他约束情况下相反的规律。     

含偏心高层建筑风致弯扭耦合振动研究

摘 要 针对偏心高层建筑风致弯扭振动问题,采用Euler-Bernoulli梁模型,选择建筑截面刚度中心为参考坐标原点,坐标x轴平行于风向角,按照双向弯扭耦合振动理论,求取振型和自振频率;然后以随机振动理论为基础,发展了连续梁模型的三维风振理论,给出了风致弯扭耦合振动时顶层角点加速度响应表达式。针对具体算例,结合实际风洞试验拟合数据,运用本文方法进行计算,并与原文献计算结果比较,分析了误差来源;并研究了刚度中心、质心偏离对建筑自振频率、顶层角点加速度响应的影响。     

考虑翘曲的周期铁摩辛柯梁的弯扭耦合振动带隙

将声子晶体的周期结构思想引入到梁的结构设计中,研究了包含翘曲变形的二组元周期结构铁摩辛柯梁的弯扭耦合振动。基于梁的弯扭耦合振动方程,利用传递矩阵理论,得到包含翘曲变形的二组元无限周期结构铁摩辛柯梁的能带结构。利用有限元方法仿真了有限周期结构的振动传输特性,振动传输特性曲线中的衰减频率范围与能带结构较好吻合。与忽略翘曲变形情况下得到的该梁的能带结构进行对比,结果表明,如果忽略翘曲变形,可能得到毫无意义的结果。     

考虑质量偏心Timoshenko梁的弯-纵耦合固有振动特性研究

针对有限元法等数值方法较难处理的质量偏心梁问题,考虑质心、形心不重合情形下的弯-纵耦合效应,建立了有偏心Timoshenko梁弯-纵耦合振动的数学模型,推导了相应的特征方程。进而给出了若干偏心工况下Timoshenko梁弯-纵耦合振动的解析表达式,并探讨了偏心率和典型边界条件对纵向和弯曲振动固有频率和模态振型的影响规律。分析结果表明,固有频率随着偏心率的增大而减小,且质量偏心对纵向振动的影响较弯曲振动更为明显。     

基于自重影响的连续轴扭/弯耦合振动的研究

考虑轴的自重的影响,研究轴的质量中心分布线与旋转中心线不重合时的扭/弯耦合振动情况。研究中,基于轴的基本理论建立了轴的扭/弯耦合振动的方程组,并根据振型叠加法以及模态的正交性进行了耦合方程组的求解。对简支轴仅考虑自重情况下轴的扭/弯耦合振动进行了自由振动和强迫振动的研究,对与理论研究条件相同的实际简支轴进行了耦合振动响应的实测研究。研究结果表明:第一、三、五…阶弯曲振动是跟第二、四、六…阶扭转振动相耦合的,而第二、四、六…阶弯曲振动则是跟第一、三、五…阶扭转振动相耦合。     

空间薄壁截面梁非线性有限单元模型

基于Timoshenko梁理论和Vlasov薄壁杆件理论,通过设置单元内部节点并对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可考虑横向剪切变形和扭转剪切变形及其耦合作用、弯扭耦合、以及二次剪应力影响的空间薄壁梁非线性有限元模型。以更新的拉格朗日格式描述的几何非线性应变推得几何刚度矩阵。同时考虑了材料非线性,假定材料为理想塑性体,服从Von Mises屈服准则和Prandtle-Reuss增量关系,采用有限分割法,由数值积分得到空间薄壁梁的弹塑性刚度矩阵。算例表明该文所建梁单元模型具有良好的精度,适用于空间薄壁结构的有限元分析。     

不平衡转子系统弯扭耦合振动的特征信息提取与应用

转子系统振动特征信息的研究有利于深入地进行转子系统的结构设计分析和运行状态监测。以水平放置的Jeffcott转子为研究对象，建立了不平衡转子系统的弯扭耦合振动的非线性运动动力学方程，采用Fourier变换进行不平衡转子系统的弯扭耦合振动分析，能够有效地获取不平衡转子系统弯扭耦合振动特征信息。针对DH-63空气透平压缩机高速转子的异常振动，理论计算与测试分析提取的特征参数表明高速转子存在不平衡弯扭耦合振动，指导维修成功地解决了异常振动问题。     

轴向力对轴系弯扭耦合振动特性的影响

当轴系的截面质心和剪切中心不一致时,将会产生弯扭耦合振动.轴系轴向受力后,等效扭转刚度和弯曲刚度等参数都会有所改变,因而对轴系弯扭耦合振动特性也将有所变化,从而可能对轴系的安全运行产生影响.建立了一个集中参数的当量力学模型,推导了附加了轴向力后轴系的弯曲振动以及弯扭耦合振动的传递矩阵.通过对轴系的弯扭耦合振动特性进行分析计算,得到了一系列关于轴向力对轴系弯扭耦合振动的影响规律,这些规律对旋转轴系的结构设计具有一定的意义.     

薄壁结构弯扭耦合振动分析

本文考虑转动惯量、剪切变形和翘曲,讨论了用迁移矩阵法分析薄壁结构的弯扭耦合振动问题。文中讨论了断面突变处的协调条件及端部封板对振动特性的影响。算例表明,本文的理论和方法是可靠的。     

曲梁弯扭屈曲分析

本文基于有限变形理论导出了薄壁曲梁位移和应变的一般表达式。从探讨薄壁曲梁弯扭屈曲的变形模态出发,考虑其弯矩作用平面内变形的影响,利用变分原理导出了曲梁稳定分析的基本微分方程。稳定分析表明,即使绕弱轴弯曲,曲梁也可能发生弯扭屈曲。对于曲率甚小的情况,本文把曲梁看作为具有初曲率的直梁,较精确地分析了初曲率对直梁弯扭屈曲临界弯矩的影响。此外,本文给出的闭合解与Timoshenko,Vlasov及Chai Hong Yoo等人的结果进行了比较,指出了其间差异的根源所在。