有角点支座矩形板自振分析

撤去角点支座代之以角点力得板自由振动分析的基本结构。原结构振形函数表达式由基本结构所固有的基本振形和角点力所激发的附加振形组成,它应满足振动微分方程和板挠度与角点力间的微分关系。为表示板双向振动规律,基本振形在二个坐标轴方向上有各自独立的振形曲线,分别符合相应方向边界所限定的、与微分方程直接关联的变形和受力特征：在支承边界上振幅为零而剪力分布不为零值;在自由边界上振幅不为零而剪力分布为零值;在自由角点处对应的振幅不为零而角点力为零值。附加振形在角点处要满足振幅与角点力的微分关系,在每条边界上要符合边界所限定的振幅与剪力分布的振动特征。文中导出二邻边和对角点支承矩形板,一边支承和一角点或二角点支承矩形板的振形曲线,并计算了不同边长比时板的自振频率。     

矩形悬壁板自由振动精确解法

本文提出矩形薄板振动主振方向的概念。根据振形正交性的思想,在主振方向上矩形板振动波形是唯一的,由此建立了符合矩形悬臂板边界条件所激发出的振动曲线形态的振形函数表达式,并推导出矩形板的频率方程及相应的振形曲线。计算表明,这种方法符合板实际振动的规律性。     

一边支承三边自由矩形板振形曲线及其正交性

本文提出主振方向排序法的思想 ,建立了一边支承三边自由矩形板统一的振形函数表达式。该振形曲线基本符合板边界条件所限定的变形曲线形态 ,可以满足全部边界条件 ,又具有振形的正交性。本文阐明了主振方向排序法的物理含义 ,推导了 2种矩形板自由振动频率方程 ,计算了各 2 5个自振频率及相应的振形。     

板柱结构矩形弹性板弯曲精确解法

板柱结构是工程中经常采用的受力体系,但至今尚无一种精确解法分析板中内力分布。将板柱结构矩形板的弯曲划分为广义静定和广义超静定二类。对于前者利用静力平衡条件确定柱支反力后撤去柱支座,柱支条件下板的弯曲即转换为四边自由矩形板在原荷载和柱支反力共同作用下的弯曲。挠度表达式采用了新的通解形式,其变形曲线符合四边自由边界所限定的变形特征,并采用组合特解,即特解同时满足平衡微分方程,自由边界上剪力分布条件及自由角点上作用力条件,从而可以利用四边边界条件和柱支座处的位移条件直接求解。对于广义超静定弯曲需要利用叠加法求解。这种解法可以分析板柱结构在任意柱支条件下和任意荷载作用下板的弯曲。通过逆向分析验证法真实地说明了本解法具有很高的计算精度。     

四边弹性约束矩形板面内自由振动的DQM求解

基于二维线弹性理论,应用Halmiton原理,建立了四边弹性约束边界矩形板面内自由振动的控制偏微分方程。采用微分求积法(DQM)数值研究了弹性约束边界矩形板面内自由振动的无量纲频率特性。通过设置弹性刚度系数为0或∞,问题退化为各种典型边界矩形板的面内自由振动,与已有的矩形板面内自振频率结果进行比较,结果显示,该分析求解方法行之有效;最后考虑了矩形板边界条件、长宽比、刚度系数对自振频率的影响。     

四边自由矩形板横向振动的近似解及其实验

针对四边自由矩形板横向振动目前没有精确解的问题,构造出四边自由矩形板横向振动振型函数的一种近似解。由于矩形板发生横向振动时会形成驻波,按不同的驻波类型,我们采用不同的组合级数对驻波所反映的矩形板振型函数精确解进行逼近,进而得到了四边自由矩形板振型函数的近似解。为了验证近似解的有效性,搭建了四边自由矩形薄板横向振动的实验平台。通过简谐激励得到了薄板在0~2 000 Hz频带内的一系列二维驻波图形(克拉尼斑图)。将实验结果(克拉尼斑图)与近似解得到的驻波图形相比,发现两者从定性、定量两方面均吻合得较好,从而验证了近似解的正确性。     

复合材料叠层板在侧向载荷与平面载荷联合作用下的非线性弯曲

本文研究了具有任意叠层形式的复合材料矩形平板在均匀侧压与平面载荷联合作用下的非线性弯曲特性。板的基本方程归结为一对互相偶合的四阶偏微分方程,将基本变量——板的挠度函数和力函数分别表示成梁的某种振形函数的级数后,基本方程转化为非线性代数方程组。本文的研究重点是作用剪力方向与板件弯曲特性的关系,并对一系列具有不同参数的板件进行了数值计算。结果表明,作用剪力方向对叠层板的弯曲性状可产生明显的影响。     

四边弹性约束FGM矩形板面内自由振动的DQM求解

假设矩形板为正交各向异性,材料的物性沿矩形板的宽度方向按幂律连续分布,基于二维线弹性理论,建立了四边弹性约束功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)矩形板面内自由振动的控制偏微分方程。控制方程为复杂耦合的变系数偏微分方程,采用微分求积法(Differential Quadrature Method,DQM)数值研究了四边弹性约束FGM矩形板面内自由振动的无量纲频率特性。通过设置弹性刚度系数为0或∞,梯度指数为0,问题退化为各种典型边界下矩形板的面内自由振动,与已有的各向同性矩形板自振频率结果进行比较,结果表明分析求解方法行之有效。最后考虑了FGM矩形板边界条件、长宽比、梯度指数及刚度系数对自振频率的影响。     

双参数弹性地基上受压的正交异性板的自由振动

双参数弹性地基上面内受压的正交异性矩形薄板自由振动问题可分两种情况求解;当板的四边为简支时可用双正弦级数解法来求得各阶固有频率。对其他任意边界情形,可采用分离变量法先求得各种代数多项式解以及单正弦级数解,然后建立一个适用于除四边简支外能满足四边以及四角的一般解,其中的积分常数由边界条件来确定。以四边简支和平夹的正方形板为例进行了计算和分析。这种解法简单全面,便于实际应用。全部公式同样可用来求解板的稳定性问题。此时令板的固有频率为零,两个对边压力的比或其中一个为已知即可求得各阶临界压力。     

Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率的轴力影响系数

给出了考虑轴力对于Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率影响系数的高精度表达式。与动力刚度法推导等截面梁自由振动分析的动态刚度阵不同,首先获得承受常轴力的Bernoulli-Euler梁横向自由振动微分方程的通解,并通过位移边界条件消去待定常数,得到精确形函数;使用有限元方法,建立了使用精确形函数表达等截面Bernoulli-Euler梁动态刚度阵的微分格式,该微分格式精确刚度阵与动力刚度法得到的刚度阵完全一致。仿照Timoshenko对压弯梁静态挠度表达中取用轴力影响因子的方法,提出了Bernoulli-Euler梁横向振动固有频率的轴力影响系数表达式,结合Wittrick-Williams算法和动态刚度阵证明了当轴力在±0.5倍第1阶欧拉临界力之间变化时,轴力影响系数表达式最大误差不超过2%,且随固有频率阶次的提高,误差越来越小。     

具有中间支承的正交异性矩形板自由振动分析

应用一般解析解来求解具有中间支承的正交异性矩形板的自由振动问题。一般解析解能求解任意边界条件矩形板的振动问题。求解过程是将整块板看成是沿中间支承分开的两块板。沿支承边两块板的挠度均等于零;斜度和弯矩均相等。由全部边界条件和连续性条件可以求解各阶频率和振型。对几种具有简支边、平夹边或自由边的板进行了计算。     

受压对称迭层矩形板的自由振动分析

根据受压的对称迭层矩形板自由振动的微分方程可以求得各种解析解来求解各种边值问题。迭层板有两种,一种是正交铺设,其方向与坐标轴平行,属正交异性板,当板的四边为简支时,可用双正弦级数来求解自由振动的各阶频率及其振型以及均匀受压的各阶临界载荷及其屈型。另一种是角铺设,属各向异性板,当两相邻边为自由,另两边为简支或固支时可用复数级数来求解其最低频率及其振型以及最低临界载荷及其屈型。此时其特征方程的根为两对复根,且可表成三角级数和双曲线级数,以满足边界条件。另外用代数多项式和双正弦级数组成的解来满足角点条件。在算例中计算了若干板受压或不受压的振动频率和临界载荷,并与其他文献进行了对比。     

有自由边的各向异性平行四边形板的弯曲、振动与屈曲的傅里叶分析

得到了有自由边的各向异性平行四边形板在面内张力和剪力作用下自由振动、屈曲和弯曲问题的精确解析解。首先给出五个重傅里叶级数叠加解,然后通过叠加得到六种不同边界的解,包括悬臂板和四边自由的板等。对一些典型情况考查了其收敛性,结果令人满意。与其它精确解析解比较,其结果非常一致。     

随从力作用下功能梯度矩形板的非线性振动

本文研究了切向均布随从力作用下简支FGM矩形板的非线性振动问题。按照材料组份体积分数的简单幂率分布规律,FGM板的材料常数仅沿厚度连续变化。由大挠度的von Karman理论建立了以应力函数和挠度函数表示的运动偏微分方程组,再由Galerkin法转化成非线性常微分方程。对随从力作用下的四边简支陶瓷/金属矩形板,讨论了随从力、梯度指标和边长比对板的动力特性的影响,得到了各种条件下板中心振幅与非线性基频的关系。     

点支圆板自由振动

提供了一种求解周边固支、内部点支的圆板自由振动问题的高精度双重级数解法。文中的振型函数是用支点的反力表示的，确定支点反力齐次方程组和用行列式表示的频率方程的阶数等于支点反力的个数。     

Flexure of clamped semi-infinite orthotropic plates

Using the method of biorthogonal functions developed by Johnson and Little [8], solutions have been obtained for the flexure of semi-infinite orthotropic plates whose long edges are clamped and upon whose short edge (a) deflection and slope, or (b) deflection and moment, or (c) moment and shear force are prescribed. Some numerical results are presented when zero deflection and constant bending moment are prescribed on the short edge of the plate.     

高阶振型对大跨度钢桁拱桥地震反应的影响

为探讨高阶振型对大跨度钢桁拱桥地震反应的影响,以某1~490 m上承式钢桁拱桥为研究对象,采用MIDAS Civil软件建立全桥有限元模型,基于振型分解反应谱法基本原理,通过动力分析与静力分析相结合的方法,提出了高阶振型对大跨度钢桁拱桥地震反应的分离方法,在此基础上分析了主控振型对大跨度钢桁拱桥主拱圈纵向地震反应的影响规律。结果表明:同一振型对主桁下弦杆的同一位置不同内力分量的影响程度不同。同一振型对主桁下弦杆不同区域的同一内力分量的影响程度不同。从主桁下弦杆整体内力分布看,各阶振型对下弦杆的轴力、弯矩影响规律较为接近,但对剪力的影响明显不同。对于轴力和弯矩,在L/8区域~拱脚区域内,高阶振型的影响显著。对于剪力,在跨中区域~L/4区域,高阶振型的影响显著,且多阶振型共同作用效果明显。