完全弹性支承变截面梁动力特性半解析解

基于Bernoulli-Euler梁理论对直接模态摄动方法进行改进,建立求解完全弹性支承变截面梁振动方程的半解析方法。改进摄动法(IPM)在等效等截面完全弹性支承梁的模态空间内将变截面简支、连续梁的变系数微分方程组转化为非线性代数方程组,获得完全弹性支承变截面梁动力特性的半解析解;推导弹性边界条件下系数Δkki的具体计算公式。算例分析表明,改进摄动法计算精度高、收敛速度快,可有效考虑弹性支承对结构动力特性影响;据振型的对称性给出完全弹性支承变截面对称梁动力特性的简便计算方法(SIPM);研究支座出现损伤对变截面简支梁桥自振频率影响。     

弹性支承曲线梁在移动荷载作用下动力响应研究

为探究弹性类支座对桥梁结构振动机理的影响及进一步发展曲线梁的车致振动理论,提出一种将弹性支承曲线梁振动形式考虑为弯曲变形和刚体位移组合的方法,建立简化计算模型,利用Garlekin 法和积分变换法推导移动荷载作用下弹性支承曲线梁的动力响应解析解,并验证本文方法的正确性。通过数值算例分析弹性支承曲线梁在移动荷载作用下的振动机理,以及支座刚度、曲率半径等相关参数对弹性支承曲线梁动力响应的影响规律。研究表明：曲线梁的支座约束情况发生变化会对桥梁结构的动力特性和动力响应造成差异明显的非线性影响,其支座竖向刚度越小,桥梁动力响应越大,不可直接将其简化为刚性支承梁;小半径弹性支承曲线梁与直线梁相比,其曲率半径对桥梁动力响应的放大效应十分显著,同样不可忽略。     

带任意附加质量的变截面弹性支承梁动力特性的解析解

根据变截面梁桥的结构特点,建立了带任意附加质量的变截面弹性支承梁(桥)动力特性的简化计算模型。基于Bernoulli-Euler梁理论,对直接模态摄动法进行改进得到改进摄动方法(IPM)。在完全弹性支承梁的模态子空间内,IPM法将带任意附加质量的变截面弹性支承梁的变系数微分方程转化为线性代数方程组。IPM法适用于求解带任意附加质量的变截面弹性支承简支和连续梁(桥)的振动方程。算例分析表明:IPM法具有较高的计算精度和较快的收敛速度。根据变截面对称梁(桥)的振型对称性给出了对称梁(桥)动力特性的简便计算方法(SIPM)。SIPM法可以减少未知系数和未知数约50%,计算精度与IPM法接近,计算效率更高。最后,研究了附加质量和弹性支承对三跨变截面连续梁桥动力特性的影响规律。     

新型滚动轴承结构参数对印刷压力的影响

目的 为优化印刷滚筒的挠曲变形,有效提升其支承性能,改善印刷滚筒的压力分布。方法 选择预负荷弹性复合圆柱滚子轴承作为变刚度印刷滚筒传动支承部件,基于等效刚度模型计算不同填充度预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的刚度,分析预负荷弹性复合圆柱滚子轴承结构参数变化对刚度的影响,构建变刚度印刷滚筒支承系统力学模型,通过有限元仿真分析预负荷弹性复合圆柱滚子轴承刚度对变刚度印刷滚筒印刷压力的影响。结果 结果表明,随着滚动体填充度的增加,预负荷弹性复合圆柱滚子轴承的径向刚度减小,变刚度印刷滚筒挠曲变形不同程度增大,结合疲劳寿命角度综合考虑,选择填充度在45%~50%的预负荷弹性复合圆柱滚子轴承作为印刷滚筒的弹性支承,其最大挠曲变形量较普通圆柱滚子轴承平均下降了9.5%。结论 在保证了疲劳寿命的前提下,有效改善了印刷滚筒压力分布的均匀性,提升了印刷质量。     

弹性支承连续梁与弹性地基梁的静力及动力分析

本文导出弹性支承连续梁各跨度的内力及形变递推计算公式,据以编制程序,用微型计算机计算。本程序对于解算变截面杆件的连续梁及绘制内力图特别方便;除用于静力计算外,还可推广应用于连续梁的动力计算。对于弹性地基梁来说,也可离散为若干跨弹性支承梁计算。对于一根具有不同弯曲刚度、基床系数的弹性地基梁,用本法计算,远较其他解析法,如微分方程法或Light-foot的弯矩分配法等直接便利得多。     

多跨高墩变截面梁桥的动力学特性研究

研究多跨高墩变截面梁桥的自由振动特性。计算主梁截面等效面积和等效惯性矩,将桥墩简化成弹性支承,基于Euler-Bernoulli梁理论建立了一个带有多个弹性支承的多跨高墩桥梁分析模型。将弹性支承反力看作是梁上的未知外力,计算主梁固有频率及振型,计算结果与有限元结果具有很好的一致性。分析了主梁截面变化率与桥墩高度对主梁固有频率以及振型的影响,研究结果可为多跨高墩变截面梁桥的合理设计提供参考。     

水平弹性支承圆弧钢拱的平面内极限承载力研究

支承于其他结构构件上的拱的支座约束可以用拱脚处的水平弹簧进行等效替代。利用ANSYS有限元程序,在考虑了几何缺陷、残余应力和材料非线性的基础上,采用大挠度变形理论对水平弹性支承拱进行了研究,分析了其极限强度和失稳特征。针对工字形截面,研究了不同荷载工况下支座刚度对拱的承载力的影响,得到了两者之间的变化关系和极限状态下支座位移的计算公式。使用已有的两铰圆弧拱设计公式对弹性支承拱进行了验算,并提出了实用的简化设计准则。     

柔性动边界梁的弹塑性动力响应分析

实际工程中的梁结构并不是采用理想的刚性支承,而通常具有柔性动边界。该文建立了柔性动边界梁的计算模型,模型考虑了梁端有弹性支承、阻尼支承以及刚性块等情况,并利用有限差分方法对运动方程进行离散,研究分析了在动载作用下柔性动边界梁的弹塑性动力响应。研究表明:动边界对梁的变形和受力有很大的影响,与刚性支承相比,竖向弹性支承能够降低梁的振动频率,并且使梁的内力和相对位移幅值减小,从而提高结构的抗力,但提高抗力的效果与载荷作用时间的长短以及振动衰减的程度相关。     

弹性支承平面交叉梁系的研究及程序开发

本文根据子结构法的思想方法，将柱子的刚度凝聚剂与之相交的梁单元刚度矩阵中，从而巧妙地考虑了弹性支座作用并研制了“弹性支承平面交叉梁系计算程序（ＥＳＧ）”结合工程设计实例，讨论了支座条件对平面交叉梁系内国和及变形的影响，框架结构中平面交叉梁系的弯矩调幅法的缺陷及超静定结构构件扭转刚度的取值问题。     

弹性支承下的高速圆柱滚子轴承振动特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了弹性支承下高速圆柱滚子轴承动力学微分方程组,采用预估-校正Gear stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解,研究了弹性支承件的结构参数和轴承工况参数对圆柱滚子轴承径向振动的影响。结果表明:弹性支承件的沟槽数、梁厚及过渡角对轴承径向振动的影响较为显著,而沟槽间隙对圆柱滚子轴承径向振动的影响较小,合理的选择弹性支承件的结构参数可有效的降低高速圆柱滚子轴承的径向振动;在一定的载荷和转速范围内,弹性支承件可有效降低轴承的径向振动,选用沟槽数较少的弹性支承件可实现在较大转速和载荷范围内降低圆柱轴承振动的目的。     

含碰摩故障的新型转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型

针对航空发动机整机振动,建立了一种新型转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型.该模型具有如下特点:1)考虑转子、滚动轴承及机匣之间的耦合作用;2)考虑了实际航空发动机的弹性支承及挤压油膜阻尼效应;3)将转子考虑为等截面自由欧拉梁模型,运用模态截断法进行分析;4)考虑了滚动轴承间隙、非线性赫兹接触力以及变柔性VC(Varying Compliance)振动;5)考虑了转子与机匣之间的碰摩故障.运用数值积分方法获取了系统响应,研究了航空发动机的整机振动规律.     

双跨松动转子-轴承系统周期运动稳定性

建立了带有支承松动故障的具有三轴承支承双跨弹性转子-轴承系统非线性动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性及失稳规律。双跨松动转子-轴承系统响应存在着周期运动、拟周期运动和混沌运动等复杂的运动现象,系统以鞍结分岔形式失稳。在不同的转速下,系统会出现鞍结分岔和Hopf分岔等不同的分岔形式;在高转速区,松动端轴颈的运动轨迹呈现出特有的形状。研究结果为有效识别转子-轴承系统的基础松动故障提供了一定的参考。     

四边弹性梁支承的矩形板非线性弯曲

本文给出四边弹性梁支承的矩形板在横向荷载作用下的非线性弯曲的重级数解。通过把板内的横向位移展成重傅里哀级数,在边界上的位移展成单傅里哀级数以及把应力函数展成广义傅里哀级数,使边界条件转化成了无穷线性代数方程,控制微分方程转化成了无穷非线性代数方程。文后给出了四边弹性梁支承和对边简支对边弹性梁支承的矩彤板非线性弯曲的计算结果。     

带挤压油膜阻尼器双盘转子的动力学响应与支承优化

本文研究模拟低压转子的动力学响应及支承优化问题。首先基于发动机模拟低压转子,建立了弹性支承-两端带挤压油膜阻尼器的双盘转子动力学模型,推导了其运动微分方程。对于这个12维的动力学方程组,采用数值方法进行了求解,得到了其响应。转子系统的支承刚度对于其动力学响应影响很大,为了减小振动,采用多岛遗传算法与序列二次规划算法对转子系统的支承进行了多目标优化,得到了在工作转速下支承的最佳刚度。     

变分原理分析连续箱梁开裂后的剪力滞效应

变分原理通常适用于箱形截面梁剪力滞效应弹性分析,基于换算截面法和解肢法,运用变分原理推导了钢筋混凝土连续箱梁均布荷载作用的剪力滞系数计算公式,考虑了混凝土开裂对连续箱梁剪力滞效应的影响,并与试验结果和规范方法进行了对比。分析表明混凝土开裂将引起连续箱梁剪力滞效应分布规律发生变化,且混凝土开裂对跨中截面翼缘有效分布宽度系数的影响较小,对中间支座截面的影响较大。本文方法力学概念明确,是其弹性分析适用范围的拓展,可广泛应用于连续箱梁开裂后的剪力滞效应分析。     

初始扭转轴压杆弹性弯扭屈曲性能研究

根据初始扭转轴压杆的变形规律导出了相应的弹性弯扭屈曲方程。方程表明:由于初始扭转角的存在,两抗弯主轴方向上的弯曲屈曲变形相互耦合;且由于截面剪心和形心不重合,弯曲屈曲变形与扭转屈曲变形也相互耦合。而对于具有双轴对称截面的初始扭转轴压杆,弯曲屈曲变形与扭转屈曲变形相互独立。同时,对不同初始扭转角的轴压杆进行有限元分析,指出Frisch-FayR错误的分析假定,验证了双轴对称截面的初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲变形曲线是一条空间曲线,且随着初始扭转角的增加,该曲线对平面曲线的偏离变大。最后,进行了初始扭转杆的有限元参数分析,得出初始扭转轴压杆弹性弯曲屈曲承载力与初始扭转角和截面抗弯刚度比参数的变化关系。初始扭转角的存在使强轴对压杆绕弱轴的屈曲位移产生"抵抗"作用,从而提高了杆的弹性弯曲屈曲临界承载力;截面抗弯刚度比μ越大,初始扭转角使这种"抵抗"作用越强,弹性屈曲承载力越高。     

直角突变式钢吊车梁裂纹扩展及疲劳寿命研究EI北大核心CSCD

直角突变式钢吊车梁的变截面部位易发生疲劳破坏。为准确评估吊车梁的疲劳性能,采用基于线弹性断裂力学的Paris公式进行三维裂纹扩展数值模拟,研究其裂纹扩展特性和疲劳寿命,并验证该方法的可行性。根据吊车梁变截面部位T形角焊缝破坏特点,给出了合理初始裂纹深度和形状取值。系统地分析了端部加劲肋距变截面距离、支座处截面高度、下翼缘连接长度、端封板厚度和插入板厚度等因素对变截面部位裂纹扩展和疲劳性能的影响规律,得到了主要影响参数的建议取值范围,可为类似工程设计提供参考依据。     

轴向运动变截面黏弹性梁的振动与稳定性分析

由D'Alembert原理,建立了轴向运动黏弹性变截面梁的运动微分方程,给出了一种重心有理插值DQ法的数值求解方法。对于简支黏弹性变截面梁,用该方法得到了特征方程,获得了变截面梁前两阶无量纲复频率与无量纲轴向运动速度的变化关系。分析了梯形截面梁和抛物形截面梁随轴向运动速度变化的失稳形式,并与等截面梁进行了比较,同时分析了变截面梁的高度比和黏弹性系数对梁动力稳定性的影响。     

非对称转子-轴承-基础系统的非线性振动

对柔性轴两端支承在滑动轴承上的转子，考虑非对称圆盘的陀螺力矩和弹性基础的振动，使用圆短轴承的非稳态非线性油膜力模型，建立了10自由度的转子-轴承-基础系统运动方程，并通过数值方法计算系统稳态响应，分析了系统的非线性振动形式以及弹性基础的振幅调制对转子振动的影响。     

基于能量法的变截面层合管整体稳定承载力计算方法

为计算变截面层合管杆件整体稳定承载力,提出一种基于能量法的理论计算模型。采用基于三维梁理论的层合管等效抗弯刚度计算方法,计算了等截面段、变截面段的等效工程弹性系数。在考虑剪切变形的影响以及杆件变截面对轴压挠曲线函数影响的基础上,基于能量法推导了变截面杆整体稳定承载力解析公式。以NASA复合材料变截面杆为算例,进行了理论计算和有限元数值模拟,结果显示:同时考虑上述两因素的理论计算结果与有限元结果最为接近,剪切变形对临界承载力的修正可达10%以上,轴压挠曲线函数的变化对承载力的修正约为1%,可忽略。以锥长和锥角为参数,对变截面杆的承载力、体积和承载效率进行双参数分析,发现变截面对弯曲变形能的影响远大于对剪切变形性能的影响,采用变截面形式能够提高层合管承载效率,且一定锥长下存在承载效率最高对应的最优锥角。