弹性地基梁动力响应分析的新方法

本文首先建立有阻尼弹性地基梁动力学的一类变量广义Ｈａｍｉｌｔｏｎ型拟变分原理，它能反映动力学初值－边值问题的全部特征。     

中间带弹性支承各种边界条件连续梁模态分析

根据弹性支承点处的协调条件,基于转换矩阵法,给出了两端简支、两端固定、悬臂梁、两端自由边界条件下欧拉连续梁的特征方程,并认为连续梁各跨段跨度不同、弯曲刚度不同、单位长度质量不同,且中间带弹性支承。通过理论和数值分析,将采用转换矩阵法分析得到的结果与三力矩方程法分析得到的结果进行对比,验证了方法的正确性,最后分析了中间弹性支承刚度和边界条件对连续梁模态的影响。     

弹性支承连续梁结构分析的广义虚拟弯矩法

<正> 一、引言结构分析理论中,线性方程组的求解是一个大课题。其计算过程复杂,计算时间占60—70％,且直接影响到结构分析的精度,到目前为止,线性方程组的直接解法有很多类型,但其本质皆为高斯消元法,分两步计算,一为系数矩阵的三角分解,二为求解三角方程组。前者计算过程复杂,计算时间长。本文提出的求解五弯矩     

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。     

弹性支承上变截面连续梁的自由振动

利用阶梯折算和传递矩阵的方法，分析了弹性支承上变截面连续梁的自由振动问题，给出了计算变截面连续梁自振频率的一种方法。     

扭转弹性支承时连续梁的相关函数解法

在对效叉梁系进行弹性分析时，梁与梁之间的相互作用就相互作用就相当于竖向弹性支承和扭转弹性支承的约束作用。文本依据不同梁段位移方程的相关性＾「１」，建立了扭转弹性支承，以及竖向弹性支承的扭转弹性支承共同作用时连续梁位移方程的计算公式。当竖向弹性支承、扭转弹性支承的风度Ｋｉ＝Ｇｉ＝０时，该计算公式为文献「１」的公式（９）。公式适合手算，也适合编程电算。     

弹性支承梁损伤识别的二步方法

采用边界为弹簧－集中质量梁模型,考虑梁振动时边界条件对频率与振型的影响。利用摄动原理,推导了由边界为弹簧－集中质量模态求等效的一端固支一端铰支简支梁振动模态的公式,进而采用广义逆方法识别一端固支－端铰支梁的损伤。以实例证明这种模态还原法与广义逆方法联合使用的二步损伤识别方法的准确性与实用性。     

有限长弹性地基梁地基系数的识别

本文通过实测弹性地基梁的固有频率，以传递矩阵法为基础，利用计算机代数语言，导出以支承刚度为未知数的高次方程，从而识别出地其系数，并通过实验验证该方法的正确性。     

分析弹性地基一般支承输流管道的动力学特性

研究Pasternak双参数地基一般支承输流管道的线性固有频率及非线性动力学特性。综合考虑管道黏弹性系数、地基的剪切效应、线性刚度的影响,建立了系统运动微分方程。根据两端一般支承的边界条件推导出线性系统固有频率方程,分析了基础激励与脉动流作用下,流速对系统非线性动力学特性的影响。数值结果表明,管道一阶临界流速随弹性系数的增大呈现先增大后减小的趋势,当弹性系数足够大时,管道随流速的增加发生一阶、二阶模态耦合现象;系统响应随流速变化呈现由倍周期分岔过渡到混沌运动的特性;当管内流体流速足够大时,系统响应保持混沌运动状态。     

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。     

某燃气轮机试验工艺基架结构静动力分析

本文采用有限元法及子结构技术,建立了某燃气轮机试验主设备工艺基架结构体系的力学模型,计算分析了各结构的静位移,静应力,固有特性,动态响应和动应力,并了各主设备之间振动的相互影响。     

基于静力凝聚的高精度变截面梁单元及其几何非线性分析研究

基于Euler-Bernoulli梁单元基本假定,通过静力凝聚获得截面特性沿单元轴向连续变化的变截面梁单元高精度刚度矩阵,并提出一种基于随动坐标法求解变截面梁杆结构大位移、大转动、小应变问题的新思路。首先依据插值理论和非线性有限元理论推导出三节点变截面梁单元的切线刚度矩阵,然后使用静力凝聚方法消除中间节点自由度,从而得到一种新型非线性两节点变截面梁单元。结合随动坐标法,在变形后位形上建立随动坐标系,得到变截面梁单元的大位移全量平衡方程。实例计算表明,该新型变截面梁单元具有较高的计算精度,可应用于变截面梁杆系统大位移几何非线性分析。     

长输管道悬索跨越结构静动力性能的有限元分析

应用ANSYS有限元程序,建立长输管道悬索跨越工程原型和1∶8试验模型的有限元计算模型,对有限元计算模型进行静力、模态和地震反应的有限元分析。结果表明:静力计算和模态分析中,计算结果与试验结果吻合很好,2个有限元模型的计算结果能较好地满足模型设计相似比,试验模型能较好地反映原型结构的性态;地震反应分析和试验中,输入的最大横向和竖向地震反应加速度折合原型均超过0.4g,但模型构件未发生破损,结构体系保持稳定,表明悬索跨越结构具有抗御地震烈度9度而保持使用功能的能力,但有限元模型地震反应计算结果与试验实测值之间存在着一定差异,分析了造成差异的原因。     

无粘结预应力钢筋混凝土梁的静动力实验研究及刚度识别

对一实验室中无粘结预应力混凝土梁进行了静动力实验研究,得到了三种不同工况下的静力测试结果以及前8阶模态测试结果.对传统的简单遗传算法进行了改进,融合了模拟退火技术的思想,建立了遗传退火算法的串行结构,提高了遗传算法的全局搜索能力.利用遗传退火混合算法,基于梁的前8阶模态值对梁的基线模型进行了识别,并识别了各损伤工况下梁刚度的动力损伤系数.利用静力荷载挠度关系对各阶段梁静力刚度损伤系数进行了研究.比较了无粘结预应力混凝土梁动静刚度之间的规律.     

叶片局部损伤对大型水平轴风力机静动态特性影响的仿真分析

基于参数化整机模型研究风力机的静态和动态特性,以及叶片局部损伤对单叶片和整机的静动态特性影响规律,揭示叶片局部损伤与这些特性的关系。使用ANSYS的APDL语言,实现MW级水平轴风力机复合材料叶片的参数化建模;采用公共几何元素、连接单元和自由度耦合等方法,组建包含叶片、轮毂、塔架等部件的整机有限元模型。计算分析了重力、离心力和风压力共同作用下正常整机和包含叶片局部损伤的整机在迎风位置时的静态响应。比较了正常和损伤状态下根部固定单叶片和装入整机中叶片的动态应变响应。研究表明：对根部固定的单叶片,风轮面内的动态应变响应随迎风面损伤程度的增大而减小;对整机中的叶片,垂直风轮面的动态应变响应随迎风面损伤程度的增大而增大。研究方法和结论对大型水平轴风力机叶片损伤的在线监测具有重要 意义。     

等强度梁动应力测定及分析

借助于应变频谱和应变导纳，提出一种测定动应力的方法。探讨了等强度悬臂梁的动应变分布。等强度悬臂梁动应变分布明显地不同于静应变分布，等强度悬臂梁的动应变不再保持常数。其基本振动的动应变从固定端到自由端呈下降趋势，正好与振动位移的变化趋势相反。     

基于双变量无单元法的欧拉梁动力特性计算与分析

以广义移动最小二乘法为理论基础,将同时考虑挠度和转角双变量的无单元法运用于欧拉梁的动力特性计算与分析。以罚函数法引入位移边界,建立欧拉梁无单元法质量矩阵和刚度矩阵的计算方法。运用双变量无单元法计算了四种不同边界条件欧拉梁的自振圆频率和振型,通过与理论解、有限元解、单变量无单元解的比较,表明该法较单变量无单元法具有更高的插值精度,在各种复杂边界条件下均能获得准确的计算结果。特别是在高阶振型中,计算精度明显优于有限元解。最后,通过试算法对多项式基的阶次进行了讨论,给定了在动力计算中的合理取值。     

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。     

人-梁相互作用动力学模型研究

该文用一个具有分布质量、阻尼和刚度的动力学模型来表示附着于梁上的人体,利用Lagrange方程建立了有限个人留驻在梁上(即人-梁相互作用动力学模型)的振动微分方程。分析了人-简支梁联合体系的动力学特征,展现了人对简支梁动力特性的影响。并将数值模拟结果与英国学者的实验结果相比较,验证了该文所建立的人-梁相互作用动力学模型的合理性和正确性。     

三级配混凝土静、动载下力学细观破坏机制研究

假定三级配混凝土是由砂浆基质、不同粒径的骨料及其粘结带组成的非均质复合材料,采用非线性有限元方法在细观尺度上数值模拟三级配混凝土弯拉梁在静、动载下的开裂过程。按实际配比计算各种骨料的代表粒径的数目,采用蒙特卡罗方法随机生成骨料分布,骨料形状假定为圆形,最小粒径为12.5mm。骨料、砂浆及其粘结带均采用了非线性本构模型,具体模拟了材料的开裂、拉伸软化、塑性屈服和压碎等非线性。研究中还给出了梁关键部位的应力应变全过程曲线,研究成果还与未考虑材料的非均质性的结果进行了比较。结果表明,混凝土类的多项非均质复合材料的静、动力学性能与其内部的细观结构组成有密切关系,混凝土中最薄弱的部位为粘结界面,混凝土的破坏明显表现出拉应变软化现象和局部化现象。数值模拟结果与有关试验成果较为接近。