考虑横向剪切变形厚板弯曲的位移型方程及简支矩形板的一般解

基于考虑横向剪切变形厚板的几何方程、本构关系及平衡方程,建立关于一个中面位移和两个中面转角为独立变量的厚板振动的位移型基本方程.该方程退化为薄板振动的位移性方程的正确性说明推导过程的正确性及一般性.文中将双重三角级数作为广义坐标,应用MATLAB工具对简支矩形板的双重三角级数进行求解,求解过程简便,且挠度的收敛性较快.     

轴向运动功能梯度材料板的自由振动与屈曲特性

为了解轴向运动功能梯度材料薄板的自由振动与屈曲特性,基于复合材料薄板理论推导出轴向运动功能梯度材料薄板的运动方程,用Galerkin法寻求不同边界条件下运动方程的级数解,计算其自振频率、临界屈曲速度和临界屈曲荷载,并通过数值算例分析了轴向速度、材料组分指数、面内力和边界条件等因素对轴向运动功能梯度材料板自振频率、临界屈曲速度和临界屈曲荷载的影响。结果表明:自振频率和临界屈曲速度随面内拉力的增大而增大,随面内压力和组分指数的增大而减小;板的自振频率随轴向运动速度的增大而减小,而临界屈曲荷载则随轴向速度的增大而增大;边界条件对板的临界屈曲速度和临界屈曲荷载会产生明显影响。     

厚扁球壳位移型基本方程及矩形底厚扁球壳控制方程的一般解

基于考虑横向剪切变形的厚壳位移型基本方程及扁壳基本假定,建立关于5个中面位移为5个独立变量的厚扁壳及厚扁球壳的位移型基本方程.对矩形底厚扁球壳的位移型基本方程(变系数十阶微分方程),通过引入5个辅助位移函数,同时运用柯西--黎曼条件,建立其解耦的控制微分方程,最后使用5个辅助位移函数求出5个位移分量.厚扁壳的位移型基本方程退化为厚扁球壳及薄扁球壳的位移型方程的正确性说明所推导方程具有一般性.     

板边约束对矩形薄板热屈曲影响的研究

考虑梁的弯曲刚度和扭转刚度的不同,可将板边看成不同的约束形式。基于板的小挠度弯曲理论和材料的线弹性模型,推导了均匀变温作用下矩形薄板的热屈曲微分方程,讨论了板的材料常数、长宽比、宽厚比对临界屈曲变温的影响,并比较板边不同的约束形式对薄板热屈曲的影响,从而为工程结构中受到较大变温作用的矩形薄板的抗屈曲设计以及与薄板相关的梁的设计提供了理论依据。     

板边约束对矩形薄板热屈曲影响的研究

考虑梁的弯曲刚度和扭转刚度的不同,可将板边看成不同的约束形式。基于板的小挠度弯曲理论和材料的线弹性模型,推导了均匀变温作用下矩形薄板的热屈曲微分方程,讨论了板的材料常数、长宽比、宽厚比对临界屈曲变温的影响,并比较板边不同的约束形式对薄板热屈曲的影响,从而为工程结构中受到较大变温作用的矩形薄板的抗屈曲设计以及与薄板相关的梁的设计提供了理论依据。     

虚悬臂梁法和梁位移可视化

提出计算梁位移的虚悬臂梁法,对梁的挠度和转角进行可视化分析.利用变形等效概念将非固端杆件转化为虚悬臂梁,推导了梁段内转角和挠度的计算通式,给出了梁的截面转角曲线和挠曲线程序化、可视化解法.编写基于MATLAB的程序VoB(Visilization of Beams),给出算例.与其他多种计算梁位移的方法相比该法易于编程,可求出任意截面的挠度和转角方程和绘制位移曲线,特别适用于在多种载荷下梁的位移可视化分析.     

生物骨圆柱壳的蠕变屈曲分析

将生物胫骨考虑为纤维增强的粘弹性复合材料圆柱壳,并进行了蠕变屈曲分析.采用广义Maxwell模型,提出了胫骨的粘弹性复合材料圆柱壳力学模型,得到了受轴向载荷作用粘弹性圆柱壳的蠕变屈曲控制方程.通过Laplace变换,将控制方程转换到相空间,在相空间中得到临界荷载的表达式;经过Laplace逆变换,得到了随时间变化的屈曲荷载曲线.最后依据具体的人胫骨粘性系数,对人胫骨轴压屈曲压力进行计算和分析比较,得到了蠕变屈曲临界载荷曲线,给出了蠕变屈曲荷载随胫骨长度及时间的变化曲线.研究结果表明:将胫骨考虑为纤维增强的粘弹性复合材料圆柱壳其瞬时临界荷载值、持久临界荷载值均小于将该胫骨考虑为功能梯度圆柱壳的屈曲荷载.     

弹性地基板弯曲的边界元分析

本文在引入等效荷载,将弹性地基板弯曲的控制徽分方程化为普通薄板弯曲的控制微分方程的基础上,建立了弹性地基板弯曲的非线性边界积分方程。通过对挠度采用一阶Hermiter插值,对转角、等效弯矩、等效剪力采用零阶Hermite插值将积分方程离散,迭代求解,分析了Winkler地基板的弯曲问题。算例表明这种方法,精度良好,实用方便,程序设计简单。     

含多个边裂纹的矩形截面阶梯形轴压柱的屈曲行为分析

采用Rayleigh-Ritz能量法推导了带多个边裂纹的矩形截面阶梯柱弹性后屈曲过程的控制方程,提出了一个带裂纹轴压柱弹性屈曲全过程的平衡路径模型,同时更正了相关文献中认为裂纹对柱的临界力肯定有影响的错误结论,并针对某一简支阶梯柱,通过数值计算得到了4种裂纹状态下的屈曲前后的平衡路径曲线。分析结果表明：当横向干扰挠度大于一定程度时,裂纹才对轴压柱的临界荷载有影响;当横向干扰挠度小于一定程度时,裂纹只对轴压柱的后屈曲过程有影响,而对临界荷载无影响。     

再论圆板轴对称过屈曲问题

从精确的非线性几何关系出发，推导出以过屈曲挠度和径向位移为基本未知量的周边受压圆板轴对称过屈曲问题的控制方程。采用打靶法和位移参数小步延拓法直接数值求解了所得非线性常微分方程边值问题，获得了板进入过屈曲状态后周边压力大范围变化的全局解。计算结果表明，当过屈曲挠度大于５保板厚以后ｖｏｎＫａｒｍａｎ方程解与本文解有明显差别。     

层状地基矩形板结构系统动力响应的一种数值解法

为解决矩形板在动荷载作用下的动力反应,以矩形板和层状地基组成的系统为研究对象,建立有限元与无限元耦合模型,根据哈密尔顿原理推出系统的动力方程.用静力凝聚法及接触面的节点位移和板中面节点位移的几何关系,将地基反力用板中面节点位移和地基等效刚度来表示,从而把地基反力从系统中解耦出来,采用Wilson法导出系统的等效刚度矩阵和等效荷载列向量,求解出系统在弹性阶段的动力响应.结果表明:应用空间有限元与无限元模型很好的解决了人工边界的不足,使计算与实际更接近;解决了板与地基的耦合和无限元的质量矩阵的确定的难题,为无限元的应用提供有效的方法.     

中厚圆柱壳弯曲问题的位移解

目前在壳体的计算中,多采用经典的薄壳理论,即不考虑剪切变形的影响.然而,随着复合材料层合结构的广泛应用,在板壳理论中考虑横向剪切变形的影响显的愈来愈重要.提出了中厚壳圆柱壳的位移解法,首先基于圆柱壳的一阶精确理论,通过引入三个位移函数,同时运用柯西-黎曼条件,推导出了中厚圆柱壳的控制微分方程,并给出了方程的解和相应的数值结果.所得结果符合力学规律,为中厚圆柱壳弯曲问题的研究提供了理论基础.     

四边固支矩形厚板分析的有限积分变换法

利用二维有限积分变换的方法推导出了四边固支矩形厚板位移和内力的精确解。弹性矩形厚板控制方程采用Mindlin三变量理论,在求解过程中不需要预先人为选取位移函数,而是直接对控制方程进行二维有限积分变换,将偏微分方程组化为简单的线性方程组进行求解,然后进行相应的积分逆变换得到实际问题的精确解。仅使用有限积分变换的数学方法,推导出了完全满足四边固支边界条件的矩形厚板问题的位移与内力的表达式,并对实例进行了数值计算。计算结果表明,运用有限积分变换的方法计算出的四边固支矩形厚板问题的位移和内力是精确的。     

一边支承矩形板弯曲精确解法

一边支承矩形板由于边界条件的多样性导致板中内力分布的复杂性,现有解法存在计算方法不统一,计算精度低,适用范围小等缺陷.提出的精确解法将板的弯曲划分为广义静定和广义超静定两类,对于前者,提出一个统一的通解表达式并采用组合特解,该特解在满足板弯曲平衡徽分方程的同时,还可以满足支承边的挠度条件、自由边上剪力分布条件、自由角点集中力条件及柱支座处的反力条件,从而可以利用四边边界条件及柱支座处的位移条件直接求解.对于广义超静定弯曲,采用叠加法求解.逆向分析算例表明,本解法具有很高的计算精度.     

Three-dimensional elasticity solution of simple-supported rectangular plate on point supports,line supports and elastic foundation

This paper studies the bending of simple-supported rectangular plate on point supports, line supports and elastic foundation. On the basis of three-dimensional elasticity theory, the exact expressions of the displacement functions, which satisfy the governing differential equations and the simply supported boundary conditions at four edges of the plate, are analytically derived. The reaction forces of the in- termediate supports are regarded as the unknown external forces acting on the lower surface of the ...     

伞形膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应

对伞形张拉膜结构在自然灾害等外荷载冲击下的振动反应进行研究,为实际工程膜结构建筑受灾破坏分析提供依据。基于冯·卡门大挠度理论和薄板振动理论,建立伞形张拉膜结构在冰雹荷载作用下的非线性动力响应控制方程。采用贝塞尔函数及欧拉方程求得其振型函数,再运用KBM摄动法和迦辽金法对控制方程求解,得到其动力响应的近似解析解。利用Mathmatics软件对方程进行求解并对求解后的数据进行整理,通过Origin绘图软件画出膜面受迫振动后的时程位移图。采用ANSYS软件建立伞形张拉膜结构的有限元模型;再通过LS-DYNA显示动力学模块对冰雹冲击膜面的动力过程进行模拟,得到膜面动力响应的结果。同理,画出数值模拟结果的位移图,将整理后的理论与数值分析数据结果进行对比分析,结果表明,理论解析和数值分析结果吻合。     

Periodic and chaotic dynamics of composite laminated piezoelectric rectangular plate with one-to-two internal resonance

The bifurcations and chaotic dynamics of a simply supported symmetric cross-ply composite lami- nated piezoelectric rectangular plate are studied for the first time, which are simultaneously forced by the transverse, in-plane excitations and the excitation loaded by piezoelectric layers. Based on the Reddy’s third-order shear deformation plate theory, the nonlinear governing equations of motion for the composite laminated piezoelectric rectangular plate are derived by using the Hamilton’s principle. The Gal...     

预应力钢箱梁的非线性分析

为提高预应力钢筋梁的计算精度，对预应力钢箱梁的两个受力阶段作了全过程非线性分析，建立了预应力钢箱梁的非线性分析模型，采用平衡原理和能量原理分别推导出预应力钢箱梁在预加力阶段和荷载阶段的控制微分方程，用上述方程进行理论计算所获得的数据，如钢梁的跨国挠度、底板应变均与预应力钢箱梁模型的实验结果符合良好，表明了建立的模型和所推导的控制微分方程的有效性和正确性，对影响钢箱梁刚度的因素诸如预加力的大小，预应力钢索的跨中垂度等进行了详细讨论，讨论结果表明，当外荷载较小时，预加力对钢箱梁刚度影响较小，当外荷载较大时，预加力对钢箱梁刚度影响较大，钢索在跨中的垂度越大对钢箱梁刚度的提高越大。     

纯弯各向异性复合材料板的断裂分析

在受纯弯载荷作用下,对含裂纹的线弹性各向异性纤维复合材料板的尖端场进行探讨。选取带复参数的挠度函数,利用复变函数方法和待定系数法,借助边界条件,确定复参数,从而推出了裂纹尖端附近的弯矩和扭矩计算公式,所得到的公式在有关的断裂分析中有一定的实用价值和参考作用,最后给出了数值算例。     

移动荷载作用下的矩形薄板动力响应研究

采用Ambartsumyan改进的薄板理论,考虑剪切变形、转动惯量及板中性面弯曲正应力影响,分析了移动的荷载引起矩形薄板动力响应问题.荷载、位移采用双Fourier级数法,推导了由位移表示的薄板控制方程.数值计算分析了荷载速度、板尺寸等对板动力响应的影响,同时对比分析了改进薄板理论与经典薄板理论计算结果的差异.