变截面连续梁的三弯矩方程

本文在变截面梁(轴)变形的简便数值解法——平均弯矩法的基础上,提出了变截面连续梁的三弯矩方程。用此方程不仅可求解不同跨度变截面梁的内力(支座弯矩),而且能解跨距内截面变化的连续梁的内力(支座弯矩)。     

样条有限点法分析旋转变截面Euler梁弯曲自由振动问题

基于Euler-Bernoulli梁理论,采用样条有限点法建立旋转变截面梁弯曲振动分析新模型.通过沿梁轴线均匀布置一定数量的样条节点对变截面梁样条离散化,采用三次B样条函数对变截面梁的位移场进行插值.考虑截面尺寸变化和旋转离心刚化效应的影响,基于Hamilton原理推导出旋转变截面梁计算模型的总刚度和总质量矩阵表达式,编制程序对旋转变截面梁动力特性进行分析,并建立ANSYS有限元模型进行比较验证.结果表明:本文解答与文献和有限元解答吻合良好,本文模型具有计算精度好、建模效率高、边界条件简单和程序编制方便的优点,可适用于不同边界约束、截面变化率、截面变化类型、旋转角速度和轮毂半径条件下的旋转变截面梁的弯曲自由振动问题.参数分析表明截面变化率和旋转角速度对旋转变截面梁动力特性有重要影响.     

层合梁自由振动的微分求积分析

基于一阶剪切变形理论,应用Hamilton原理,推导了变高度、变宽度对称层合梁的自由振动微分方程,用微分求积法计算了等截面、变截面对称层合梁的自由振动频率。对一些简单特殊情况,本文的计算结果和解析解进行了对比,表明微分求积法求解变截面层合梁是一种简洁高效的计算方法。计算结果为复合材料结构的工程振动分析提供了参考。     

复合材料旋翼桨叶耦合振动分析

给出了包含陀螺力影响的旋转梁耦合振动问题有限元解法，使用的各向异性梁理论考虑了截面翘曲和耦合变形对截面刚度以及对动力特性的影响。单元形函数取向各向异性染的静态解，以利于提高计算精度。     

大展弦比飞机机翼弯曲变形分析和测试方法

将大展弦比飞机机翼简化为变截面悬臂梁结构。基于线性叠加原理,将变截面梁划分为n段,推导出梁挠度的计算方程。根据机翼实际尺寸,并考虑机翼自重和外挂载荷建立变截面梁模型,将梁划分为5段、10段、20段计算梁的挠度。利用ANSYS有限元软件中几何非线性迭代方法,分析变截面梁受均布载荷时的变形。理论计算结果和有限元仿真结果吻合,验证了该计算方法的有效性。为计算大展弦比飞机实际飞行过程中机翼实时弯曲变形,在机翼上布置应变计并进行地面标定试验,得到载荷与应变之间的关系方程和机翼各段的弯曲刚度。通过采集飞行实测应变数据,结合标定方程将机翼各测试切面应变-时间历程转化为载荷-时间历程,再利用挠度计算方程计算机翼的实时弯曲变形情况。为大展弦比飞机飞行过程中机翼变形测试提供了一种工程测试途径。     

T形梁正截面受弯承载力计算方法的合理性分析

基于T形截面梁正截面受弯承载力计算原理,针对第二类T形截面梁的配筋设计与截面复核问题,分别采用解方程法、截面分解法以及截面组合法进行设计与计算,并对3种方法的求解过程与计算结果进行对比分析,进而讨论了3种计算方法应用的合理性及优越性。通过工程实例分析,分别针对配筋设计与截面复核类问题得到3种计算方法求解结果的差异。结果表明：3种方法均能有效应用于第二类T形梁的正截面受弯承载力计算,截面分解法更适宜于解决第二类T形梁的配筋设计问题,而解方程法更适宜于第二类T形梁的截面复核问题。     

一种新型变截面杆的纵振动

用一种新的试探函数方法,研究了变截面杆的纵振动问题。首先用试探函数方法,研究一般变截面杆的纵振动控制方程,得到了一种新型变截面杆,并给出了此杆控制方程的贝塞尔函数形式的精确解析解。其次,求出了两端自由边界条件下的频率方程,计算出了无量纲固有频率,并绘制位移振幅变化曲线,分析了节点位置、放大系数和形状因数等性能参量。结果表明,新型变截面杆有较大的形状因数,放大系数也有一定的提高。结果对一种新型变截面杆的设计具有一定的理论参考价值。     

旋转变截面梁自由振动特性研究

本文以中心刚体-变截面柔性梁为对象,研究由中心刚体引起的动力学耦合效应对变截面柔性梁的自由振动特性影响.首先基于哈密顿原理,考虑中心刚体和旋转梁之间的耦合作用以及中心刚体的离心力作用,建立中心刚体-柔性梁的动力学模型;然后,利用傅里叶变换将动力学模型的偏微分方程转换为频域上的常微分方程,并通过数值差分法求解旋转变截面梁的固有频率和振动模态;最后,将本文中的动力学模型经退化后与已发表的不同类型变截面梁自由振动特征进行对比验证,其结果吻合一致.通过数值计算,进一步系统地揭示了变截面的几何特性、中心刚体的旋转速度以及中心刚体-柔性梁的惯量比对振动频率和模态的影响规律.本文的研究工作证实了存在耦合效应的非线性系统的稳态响应反映的是系统宏观的振动特征,这一特征不仅依赖于柔性结构本身固有的振动特性,也依赖于柔性结构的外部运动环境.     

变截面梁大挠度振动的Quadrature解

使用Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ法求解了全简支和支两种边界条件下的各两种变截面梁的大挠度自由振动频率，当退化为等截面梁其与一有文献的精确高度一致，而以Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ法求解等截面梁同一问题的文献则是求解变截面梁的特殊情形。     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

定轴旋转弹性梁的固有频率计算

利用状态方程、指数矩阵2^N算法和求原函数方法,给出一种在水平面内作定轴转动的弹性梁的固有振动频率计算方法。该算法计算精度高,并可推广用于计算和分析有轴力影响的变截面弹性梁的振动。计算结果显示梁端质量对弹性梁各阶固有频率的刚化有不同影响。     

任意截面形状的薄壁杆件弯曲和约束扭转振动的单元动力矩阵分析

本文考虑了任意截面形状薄壁杆件的截面形心和扭转中心并不重合这一事实,指出了薄壁杆件的扭转振动与两个主惯性平面内的弯曲振动是耦合的。并以梁的弹性曲线方程和薄壁杆件约束扭转的静变位曲线方程为形函数,导出了任意截面形状薄壁杆件弯曲和约束扭转振动的单元刚度矩阵和单元一致质量矩阵,     

变截面梁大挠度振动的 Quadrature 解

使用Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ法求解了全简支和全固支两种边界条件下的各两种变截面梁的大挠度自由振动频率，当退化为等截面梁时其结果与现有文献的精确解高度一致，而以Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ法求解等截面梁同一问题的文献则是求解变截面梁的特殊情形．     

基于绝对节点坐标法变截面柔性梁运动稳定性研究

基于绝对节点坐标法,考虑变截面梁单元的几何边界特征,利用非线性介质力学方法推导其刚度矩阵,进而建立柔性梁结构动力学方程.基于梁结构运动过程中状态空间方程和Lyapunov理论,提出变截面柔性梁结构运动及稳定性判定方法,研究了材料属性与变截面对梁结构空间运动过程中稳定性的影响.结果表明:当材料弹性模量较小时,变截面梁的稳定性略优于等截面梁;当材料的弹性模量增大,等截面梁单元稳定性大大增加,而变截面梁单元所受影响甚微;当弹性模量的增加达到一定值后,等截面梁的运动也趋于稳定.     

钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合变截面连续梁桥的合理钢箱梁段长度,基于现有三弯矩方程推导适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程;建立基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,构建不同跨径的变截面钢-混凝土混合标准连续梁桥,并给出其钢箱梁段合理长度的预估公式.研究结果表明:基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结...     

阶梯状变截面梁计算

计算阶梯状变截面梁的弯曲参数时,可先将阶梯状变截面梁化为等载面的等价梁,然后根据等载面的等价梁的初参数法通用公式迳直求得阶梯状变截面梁的弯曲参数.利用这一方法,能够解决阶梯状变截面梁的静定问题以及静不定问题.     

计算梁(轴)变形的等效弯矩法

本文提出的方法,可说是计算梁(轴)变形的一种数值计算法,然而由于建立了一个概念——等效弯矩,所以其结果却是精确解.因此称之为“等效弯矩法”. 等效弯矩法的基本思想就是将一个弯矩方程表达的梁段,以一个具有常量的等效弯矩的梁段代替之,从而使梁的变形计算既简化又精确.此法亦便于用计算机进行运算. 此法能用于解静定梁、静不定梁、等截面梁、变截面梁、单根的梁与联合梁(轴系)等的变形。此法的优越性主要在于计算负载复杂的阶梯形变截面梁(轴)的变形。此法可推广到刚架的计算上.     

梁横向振动固有频率的数值计算

梁横向振动固有频率的计算在实际工程中具有重要意义,本文通过振型函数导出了求解梁横向振动固有频率的微分方程,根据梁的不同边界条件,利用有限差分法对梁进行不同的划分,由微分方程计算出不同划分的各阶固有频率,然后采用最小二乘法拟合求出各阶固有频率的准精确值,最后以一个有解析解的算例验证了该方法的计算结果的相对误差非常小,满足实际工程的精度要求,并以一变截面梁为例指出了变截面梁固有频率的计算方法,该方法具有编程简单、计算精度高、通用性强的优点.     

用单元算子法求变截面梁的变形

本文依据梁单元位移算子法求变形的理论，建立两个不同截面尺寸连接的梁单元位移关系，导出求变截面梁的节点位移的通用方程为工程技术提供一种简单，实用又有可靠精度的变形计算方法。     

连续梁桥跳车冲击下车桥耦合振动响应分析

为研究车辆在不同工况下发生跳车对变截面连续梁桥动力响应的影响,文章选用1/4车辆模型,采用D’Alembert原理建立车辆振动平衡方程;基于Euler-Bernoulli梁理论将变截面连续梁划分成多个微段并进行受力分析,建立桥梁振动平衡方程,采用模态坐标法考虑振型的正交性对方程进行简化,与车辆振动方程联立得到车桥耦合振动方程,最终理论推导出跳车冲击过程中的车桥耦合振动平衡方程;利用MATLAB自编程序求解车桥耦合振动方程,得出车桥耦合动力响应。研究表明：当跳车高度不断增加时,桥梁动力响应持续加重,位移最大值逐渐增加;当不同桥跨跨中发生跳车时,跳车跨位移响应最大,距离跳车跨越远,位移响应越小。