杆系结构分析中的直梁单元和曲梁单元

本文编制了杆系结构直梁单元的几何线性有限元程序。通过２个经典实例,对不同的直梁单元和曲梁单元进行了对比。结果表明：直梁单元与曲染单元的计算结果没有显示的不同。因而,在杆系结构的非线性分析中,可以采用直梁单元模拟曲梁,进行屈曲分析。     

复合材料/混凝土复合梁的动力特性解

本文探讨用于复合材料／混凝土复合梁动力分析的一种等效非经典理论方法，给出了基本方程和一般解以及非经典理论效应系数，求得固有频率与振型等动力特性的解析解，从而为这类新型复合梁的工程计算提供一种较为简便而实用的计算公式。     

具任意脱层复合材料梁的模态分析

本文对具任意脱层的复合材料梁进行了模态分析。基于弹性理论建立了考虑剪切变形时复合材料脱层梁的基本方程式。对脱层梁进行了分区处理，方便地描述了脱层长度，脱层位置。利用边界条件，区间位移连续性条件和内力平衡条件建立了梁模态分析的特征方程式。通过实例计算，得出了不同脱层位置和不同脱层长度对脱层梁模态分析的影响。     

预弯复合梁动力特性的动态有限元分析

预弯复合梁是一种新型的预应力混凝土构件，在土木工程中正得到越来越广泛的应用。动态有限元法由于在位移函数中引入了频率项，是一种较常规有限元更为精确的数值方法。本要用这种单元对其动力特性进行了分析。结果表明，这种梁能够满足实际工程要求，是一种性能良好的构件。     

纵向钢筋对钢筋混凝土梁振动特性的影响

讨论纵向钢筋对钢筋混凝土梁自振频率和振型的影响，提出了考虑纵向钢筋作用后梁自由振动分析的模态摄动法，通过实际算例，说明不同含钢率梁的自振特性的变化情况，算例表明模态摄动方法简单实用，具有良好的近似性，纵向钢筋对梁的模态特性（尤其是第一阶模态特性）的影响不可忽视。     

Timoshenko梁能量守恒逐步积分算法

该文提出了Timoshenko梁非线性动力分析的能量守恒逐步积分算法。采用共旋技术考虑结构的几何非线性,空间离散采用相关插值形式,避免了剪切锁定现象。在时间离散时利用多参数修正方法对等效的节点动力平衡方程进行修正,实现了离散系统在保守荷载作用下的能量守恒。算法具备二阶局部精度,与已有的平均加速度方法和隐式中点方法相比,具有更好的数值稳定性。在二维情形下与Simo方法对比,指出了Simo方法在受保守外弯矩作用时系统能量不守恒。最后,通过三个数值模拟算例验证了算法的性能和能量守恒特性。     

局部代用材料的结构动力特性研究

为了武器系统在振动环境试验时的安全。通常武器结构的局部部件需用代用件，因此研究局部部件为代用材料的武器系统在振动环境试验中的有效性相当必要。本文分别从简化模型，结构响应分析，数值仿真分析等方面，对试验结构其局部部件被代用时，在满足试验的主要力学性能条件下，如何考虑结构的刚度和质量影响，如何有效地选择代用材料，以达到考核目的的等进行了探索，为相关动力特性分析奠定基础。     

梁杆结构二阶效应分析的一种新型梁单元

推导了一种计及梁杆二阶效应的新型两结点梁单元。首先依据插值理论构造了三结点Euler-Bernoulli梁单元的位移场:使用五次Hermite插值函数建立梁单元的侧向位移场,二次Lagrange插值函数建立梁单元的轴向位移场,进而由非线性有限元理论推导了单元的线性刚度矩阵和几何刚度矩阵,然后使用静力凝聚方法消除三结点梁单元中间结点的自由度,从而得到一种考虑轴力效应的新型两结点梁单元。实例分析表明,此新型梁单元具有很高的计算精度,使用此单元进行梁杆结构分析可获得相当准确的二阶位移和内力。     

预应力对混凝土梁动力特性的影响分析

通过对预应力混凝土梁强迫振动试验与有限元动力分析,得出了预应力混凝土梁的基本动力特性;进一步考察了预应力大小、预应力筋形状和位置对动力特性的影响。结果表明:对于混凝土梁,是否施加预应力和预应力索的位置对频率会产生一定的影响,而预应力大小和预应力索的形状对频率的影响则较小,分析结果有助于结构健康监测和损伤识别。     

任意载荷激励下梁单元的局部动力效应分析

本文通过对任意荷载激励下梁单元局部效应的修正,探讨了不同荷载激励下结构的动力响应,计算结果表明,考虑局部效应可以使动内力计算结果更为精确。在进行大型复杂结构的动力响应分析时,通过考虑局部效应,可在计算模型大大简化的同时获得较为精确的计算结果。     

含裂纹损伤杆系结构的动态特性研究

运用动刚度有限元法,研究了含裂纹损伤杆系结构的动态特性。提出了一种含裂纹的杆单元,基于断裂力学的线弹簧模型,导出了相应的动刚度矩阵。在此基础上,对含裂纹的悬臂梁和平面框架进行了数值计算,并与已有的实验值和解析解进行了比较。结果表明:损伤位置和损伤程度的不同均会导致结构动态特性发生改变,因而在结构分析中应考虑损伤的影响;而该单元能够方便地用于含裂纹损伤杆系结构的动态特性分析,并具有很好的精度。     

带有1-5型压电芯子的自适应夹层梁的分析

利用１－５型压电材料作为芯子的夹层梁是一种新型压电自适应结构,本文对此进行了有限元法分析和实验分析。利用正交各向异性材料的本构方程和压电材料的压电方程,推导出了这种压电自适应夹层梁的控制方程,压电材料的驱动效应被等效为力学载荷,从而简化了计算过程。算例１的分析结果与实验符合,算例２的分析结果也与文献［６］非常吻合。     

受横向分布载荷直梁弯曲应力分析的分离变量解法

考虑端部约束效应,并利用分离变量法,对受横向分布载荷作用的直梁弯曲应力问题进行分析,得到了直梁横截面上正应力和切应力沿梁高度方向以及沿梁轴线方向的分布规律,并将推导结果与经典结果进行比较。结果表明:在靠近约束端附近横截面上的切应力分布与用材料力学公式的计算结果相差较大,但应力最大值比较接近,正应力分布规律与用材料力学公式的计算结果相差较小,但应力最大值的差别不可忽略。稍微远离约束端处横截面上的正应力和切应力的分布均与材料力学计算结果一致。     

基于柔度的网格截面非线性梁单元

梁单元材料非线性有限元求解时,材料进入非线性阶段后,难以通过梁理论准确描述截面的应力状态,该文据此提出了基于柔度法和分布式塑性理论的梁单元材料非线性方法-网格截面法,这种方法采用平面等参单元将梁单元网格化,由单元轴向积分点位置截面网格积分点的应力描述单元截面应力分布,并通过对截面网格材料的积分得到积分点位置的截面刚度,并运用基于柔度的有限元方法,通过力插值函数和能量原理得到梁单元的柔度矩阵,进而对柔度矩阵求逆以计算单元刚度矩阵。同时讨论了该方法在进行结构材料非线性有限元分析时的优越性。最后通过算例验证了上述结论。     

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。     

代换梁法在自锚式悬索桥上的推广应用

为了解决自锚式悬索桥活载内力计算问题,按照我国著名学者李国豪教授提出的代换梁法的基本原理,分析了自锚式悬索桥和传统地锚式悬索桥的构造和受力的不同点,对自锚式悬索桥提出了新的计算模型,由此导出了因活载对主缆产生水平拉力分量的计算公式,从而解决了确定自锚式悬索桥加劲梁内力的问题。通过一座桥例的分析,用该方法所得到的计算结果与空间及平面有限元法的分析值基本吻合。因此,该方法对设计具有实用意义。     

冲击波作用下悬臂梁瞬态响应的传递函数方法

利用传递函数方法对爆炸冲击波作用下的悬臂梁进行分析，得到其瞬态响应的封闭形式的解析解。首先，针对给定的爆炸冲击波载荷和初始条件，对梁的控制方程和边界条件进行Laplace变换，然后通过引入状态向量将其改写成状态空间形式，并利用传递函数方法求得其在频域内的解析解，最后利用Crump方法并结合ε算法进行Laplace逆变换，求得悬臂梁在时域内的瞬态响应。给出数值算例，通过与有限元的比较验证了方法的正确性。     

基于传递函数方法的约束层阻尼梁动力学分析

主要采用传递函数方法对约束层阻尼梁进行动力学分析。首先应用Hamilton原理推导出梁的六阶微分方程和边界条件，然后引入状态向量，使用分布参数传递函数方法建立系统的状态空间方程，得到了系统的固有频率、损耗因子和频响曲线。算例韵计算结果和相关文献比较，吻合良好，表明该方法的正确性。且传递函数方法计算简捷，无需求解复杂变系数的微分方程组，更适宜分析粘弹性材料力学性能随频率变化的结构动力学问题。     

质点与Euler-Bernoulli梁任意点撞击问题的解析解

研究梁结构受质点横向弹性碰撞问题,把碰撞问题看成系统振动问题,并用直接模态叠加法(DMSM)求解.撞击点位于梁上任意位置,分别假设梁的左右两部分的挠度函数,根据初始条件、连续性条件和边界条件得到系统对应的频率方程,然后由杜哈梅(Duhamel)积分获得简支梁受横向碰撞时的解析解.算例讨论撞击力、挠度和弯矩的收敛性,也给出这些量随时间变化的曲线.结果显示DMSM方法的有效性并能够进一步推广.