有初挠度简支矩形板的后屈曲特性

船体外壳基本上是由加筋板构成的。这种结构可能由于受面内压力作用面屈曲,为充分利用板的承载能力,减轻结构重量,有时将板设计得比较薄,使其工作于后屈曲状态,对大量的加筋板进行非线性有限元计算是一件非常费时的工作,在船体的初步设计阶段这样做很不经济,为此需先分析板的后屈曲特性,然后把板按某一折减宽度计入到加筋的剖面中去,再对加筋板进行整体屈曲分析,这就需要得到对任意边长比和初挠度均适用的应力相应变之间的显式关系,而目前尚缺乏这方面的研究。有鉴于此,应用von-Karman大挠度薄板方程,对承受单向面内压力、四力简支的有初挠度矩形板进行后屈曲特性分析（其中挠曲函数取为双傅氏级数的一项）,将有关变量化为无量纲量,以无量纲载荷作为小参数,用参数摄动法求解非线性代数方程组,得到受压边最大应力与平均压应力之间,平均压应力与平均应变之间的显式函数式,分析了不同边长比和初挠度对矩形板后屈曲特性的影响,结果表明初挠度的存在会明显降低板的面内刚度,继而将这些结论推广应用到边长比大于√2的情况。     

用Galerkin方法分析具有初始缺陷层合板的非线性后屈曲

利用冯.卡门广义大挠度理论,建立了具有初始缺陷任意铺层的板的非线性稳定性控制微分方程。运用Galerk in法对其进行处理,得出非线性方程组。通过采用载荷增量和Newton迭代相结合的方法对非线性方程组进行求解,追踪出后屈曲平衡路径。通过实例并与当前结果进行比较,显示相当好的一致性。     

预扭对大挠度柔性梁变形影响的非线性分析

利用Green-Lagrange应变张量建立了梁在大挠度、大转动、小应变条件下的预扭角与变形位移之间的联系,并根据Hamilton原理得到了梁运动的有限元方程,研究了预扭角变化对大挠度柔性梁变形的影响。数值结果表明:预扭角的变化对梁的侧向变形的影响最大、横向变形的影响次之,对弹性扭转角影响最小。通过梁运动的有限元模型对大挠度柔性梁施加的预扭角可以计算梁的变形。     

石墨烯薄膜大挠度力学特性研究

针对石墨烯薄膜微压力传感特性,基于圆薄膜大挠度弹性理论,构建均布载荷-挠度数学模型,求解预应力对挠度变化的影响规律,应用ANSYS静力学非线性和模态分析方法,对弹性模量与层数等薄膜参数引起的挠度特性及振动特性进行数值解析与有限元仿真。结果表明,低载荷条件下预应力对挠度形变作用明显,且在0~3.6 k Pa范围内挠度与载荷基本呈线性关系,但随着载荷增加,弹性模量与层数对挠度形变表现出递减效应,不过固有频率与模态特性仍取决于预应力,受薄膜参数影响较小。这种力学特性验证了Beams球壳理论模型的有效性,在线性区间内受预应力影响其解析解与ANSYS仿真解的平均相对误差小于0.49%。     

弹性耦合对大挠度柔性梁变形影响的分析

考虑了梁纵向、横向和侧向三个方向的位移耦合项,利用Green-Lagrange应变张量建立了梁在大挠度、大转动、小应变条件下的应变-位移关系,并根据Hamilton原理得到了梁运动的有限元方程,研究了静力情况下弹性耦合对柔性梁横向、侧向位移及扭转角的影响。数值结果表明:弹性耦合作用使柔性梁的横向位移变大,侧向位移变小并产生扭转角位移;有限元计算结果与实验数据有很好的一致性;较主曲率变换方法计算结果更为准确。     

大挠度储能橡胶圆板的受载挠曲特性分析

以圆板大挠度方程和伽辽金法为基础，推出边界不能径向移动的简支橡胶圆板挠曲与受载关系的二次近似分析解。此外，将橡胶板视为薄膜，根据薄膜的无矩特性，采用数学方法求得橡胶板的膨胀状态几何特性描述，进而通过应力应变求得挠曲与载荷的关系。并对通过两种方法所得到的结果进行比较分析。     

基于屈曲梁的双稳态减速带能量捕获装置发电特性研究

提出了一种双稳态振动能量捕获装置,分析引起屈曲梁双稳态振动的条件,推导出非线性恢复力、平衡点位置及势阱深度与屈曲梁参数的关系式.建立减速带能量捕获装置动力学方程,利用龙格库塔法使用MATLAB对其进行仿真分析,并与传统的线性系统装置进行比较,得出双稳态系统引起了减速带的大幅度振动,可以提高54.88％的发电量.探究结构...     

双金属片热后屈曲特性分析

采用研究非线性振动的改进Ｌ－Ｐ法研究双金属片热后屈曲。讨论分析了温度、厚长比对双金属片热后屈曲的影响。     

大挠度弹性联轴器的阻尼耗能特性,建模及参数识别

对具有非线性迟滞特性的大挠度弹性联轴器进行了研究，提出阻尼耗能随振幅和频率变化的函数关系，并识别出该函数中的有关参数。在此基础上提出联轴器阻尼恢复力的数学模型，为进一步研究联轴器阻尼特性对船舶推进轴系的动力学特性打下良好的基础。     

基于有限元方法的塔机桁架结构屈曲分析

以塔式起重机的金属结构为主要研究对象,借助有限元平台,从简单杆件的分析入手获得了可行的线性屈曲与非线性屈曲分析的方法与流程,进而以此为基础从不同侧面对塔机桁架结构的屈曲问题进行了详细分析.研究结果表明：考虑载荷偏心和初始位移非线性屈曲分析的结果要比线性特征值屈曲分析的结果更符合实际状态.在塔机上计算时只考虑5％的载荷偏心就使结果比原来小了33％,而在实际情况中由于小车轨道不平、风载荷等原因引起的载荷偏心可能会更严重.     

旋转变截面扭梁的变形应力分析

本文研究了在剪切变形和转动的影响下,在轴向变形、弯曲变形和剪切变形的作用下的旋转变截面扭梁的单元刚度矩阵。假设扭转角、宽度和厚度沿着梁的长度方向都是线性变化的。给出了转速和轮毂半径对于梁的变形和应力的影响：转速增大时能增加轴线方向的变形和应力,但是却减小弯曲变形、剪切变形以及由它们产生的应力；而轮毂半径主要是影响梁的轴线方向的变形和应力,对弯曲变形和剪切变形的影响比较小。     

基于大挠度理论的减振器阀片精确变形模拟和研究

为获得筒式减振器环形阀片弯曲变形的大挠度表达式与半径的关系,基于圆薄板大挠度理论,提出了薄板变形问题表达式内在统一的表示,结合针对环板外边缘挠度的大挠曲变形解析式与小挠曲变形方程,推导出环形阀片大挠曲变形与半径相关的混合解法解析式与变形修正系数。利用ABAQUS有限元软件对环形阀片进行了仿真分析,验证了混合解法解析式的精确度。分析了基于混合解法的叠加阀片弯曲变形,对叠加阀片的等效厚度与弯曲变形刚度进行了研究,得出的解析式与结论可用于减振器阀片的设计、调校与仿真分析。     

Behavior of a rhombus frame of nonlinear elastic material under large deflection

The large-deflection spring behavior of an inextensible thin rhombus frame is studied in this work. The frame has a rectangular cross-section and supports two equal and opposite diagonal forces that act on its two opposite corners with a given apex angle γ. Both geometrical and material nonlinearities have been considered in the study. The beam was assumed to be made of a material having a nonlinear stress-strain relationship of the Ludwick type.A semi-analytical solution has been formulated for the relation between the large displacement at the corners of the frame and the applied forces. The deformed shapes and the nonlinear secant stiffnesses of the rhombus frame were plotted against applied loads. The frame behavior was fully investigated for different apex angles and nonlinear elastic material constants, n.In order to check the accuracy and efficiency of the proposed analytical solution, a large-displacement finite-element analysis utilizing the multi-purpose computer program ADINA was performed. Each side of the rhombus frame was divided into 10 moment-curvature beam elements. Results obtained using the analytical solution were identical to the results obtained using the software ADINA.     

考虑阀片大挠曲变形的减振器建模与参数辨识

为建立减振器参数化数学模型,基于圆薄板大挠曲理论和弹性力学原理,推导出了阀片大挠曲变形与半径的关系式。建立外半径不全相等时环形叠加阀片的力学模型,提出用大挠曲变形解析方法与有限元分析相结合的等效模型求解方式推导出该环形叠加阀片挠曲变形的解析式。根据活塞阀系叠加阀片与复原弹簧同时变形的串联原理,建立了该双筒式减振器在复原与压缩行程中阻尼特性的数学模型。采用NSGA-Ⅱ算法对模型中难以测量的参数进行辨识,辨识后的减振器外特性仿真结果与试验数据基本吻合,说明所建立的参数化模型比较可靠,对减振器的性能调试具有指导意义。     

一种对接机构的纠偏能力分析

对接机构在航天、航空、航海等许多领域都有广泛的应用。其纠偏能力除了与机构的类型相关外,还与对接机构的材质有较大关系,不同材质的材料所能达到的最大纠偏角也不尽相同。本文对一种对接机构在不同状况下的纠偏能力进行了具体的分析,并讨论了纠偏能力与不同材质之间的关系,为对接机构的设计提供了基础。     

Large amplitude free vibration analysis of Timoshenko beams using a relatively simple finite element formulation

Free vibration analysis of uniform isotropic Timoshenko beams with geometric nonlinearity is investigated through a relatively simple finite element formulation, applicable to homogenous cubic nonlinear temporal equation (homogenous Duffing equation). Geometric nonlinearity is considered using von-Karman strain displacement relations. The finite element formulation begins with the assumption of the simple harmonic motion and is subsequently corrected using the harmonic balance method. Empirical formulas for the non-linear to linear radian frequency ratios, for the boundary conditions considered, are presented using the least square fit from the solutions of the same obtained for various central amplitude ratios. Numerical results using the empirical formulas compare very well with the results available from the literature for the classical boundary conditions such as the hinged–hinged, clamped–clamped and clamped–hinged beams. Numerical results for the beams with non-classical boundary conditions such as the hinged-guided and clamped-guided, hitherto not studied, are also presented.     

作大范围运动柔性梁的一种碰撞动力学求解方法

研究作大范围运动柔性梁的碰撞动力学问题。针对梁碰撞前、碰撞过程、碰撞后三个阶段,分别建立各阶段的动力学方程。基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,建立梁无碰撞时的刚柔耦合动力学方程。结合冲量动量法和接触约束法提出一种碰撞动力学求解方法,先以冲量动量法实现运动转换得到协调的碰撞初始条件,再以接触约束法求解碰撞过程。导出系统的刚柔耦合碰撞动力学方程,给出了接触、分离判据,实现三个不同阶段的转换与动力学求解。编制仿真软件,对实例进行动力学仿真,得到系统不同阶段的动力学响应。研究表明,所提碰撞求解方法可以较方便地用于计算柔性多体系统的碰撞问题。梁的柔性、大范围运动及碰撞效应相互耦合,碰撞行为对于柔性多体系统碰撞过程和碰撞后的全局动力学性态均产生较大的影响。     

偏置式曲柄滑块机构仿真与运动分析

综合利用函数法和矢量法,在S imu link环境下对偏置式曲柄滑块机构进行了仿真和运动分析。首先,通过函数法对偏置式曲柄滑块机构的运动特性进行分析,根据矢量法建立机构的运动学矩阵方程。然后,在S imu link软件环境下建立该方程的仿真模型,进行运动分析,得到了偏置式曲柄滑块机构的运动曲线。将函数法与矢量法相结合有助于更深入地了解机构的运动特性。