含开口薄壁杆的空间结构热屈曲有限元分析

针对含开口薄壁杆件的大型空间柔性结构热屈曲问题,发展了一种包含翘曲自由度的二节点开口薄壁杆单元。该单元考虑了约束扭转与弯扭耦合效应,同时考虑了热应力对几何刚度阵的影响,可进行空间杆系结构的热屈曲分析。简单梁模型算例表明:该方法求得的各阶屈曲温度临界值和屈曲模态与AN SY S薄壳有限元解吻合较好;并且由于考虑了开口薄壁杆的特性,热首先引起杆件的弯扭耦合屈曲。对哈勃太空望远镜太阳帆板的简化模型进行了热屈曲分析,成功地解释了热使该太阳帆板发生扭转屈曲的原因。     

开口薄壁杆的非线性动力稳定性分析

基于弹性薄壁杆的经典理论考虑到拉压,弯曲及扭转的耦合效应,建立了开口薄壁杆的非线性运动控制方程组,应用谐波平衡法。     

薄壁杆弹塑性弯扭失稳的有限单元解法

本文运用开口薄壁构件弯扭理论及虚功原理,导出了非弹性梁-柱单元的有限元全量平衡方程,并考虑了应变非单调变化、初弯曲、残余应力以及端部约束的影响,避免了目前仅用增量平衡方程所带来的一些不便。经试验结果验证,本方法用来计算等截面构件及阶形柱在任意加载次序下的弹塑性弯扭稳定问题具有良好的精度。     

含开口薄壁杆的大型空间结构热诱发弯扭振动

航天器部件因热诱发的弯扭耦合振动会发生破坏.为了解热诱发弯扭耦合振动的机理,发展了一种14个自由度的二节点开口薄壁梁单元.该单元综合考虑了翘曲、预应力与热应变的影响,得到特有的质量阵、刚度阵和载荷阵.与其他类型梁单元组集后,通过模态分析的方法,得到整个结构的动力学响应.对Hubble太空望远镜的太阳能帆板,用该方法求得的固有频率和固有振型的数值解与近似理论解符合甚好.该分析解释了热使太阳能帆板发生扭转破坏的原因.     

三维开口薄壁杆间接触问题有限元法的研究

应用双边接触模型推导出了求解开口薄壁杆弯扭接触的有限元混合变量矩阵方程。基于此算法，编制了有限元程序。应用该程序对农用自卸式挂车进行了强度分析计算，并用实验给予了验证。     

弯、扭、剪力滞耦合的曲箱梁剪滞效应力学模型

文章以薄壁曲杆理论为基础,合理地假设了三个剪力滞翘曲位移函数,应用能量变分法推导出考虑曲率半径影响、弯、扭、剪力滞耦合的曲线箱梁弹性控制微分方程及其边界条件,为薄壁大曲率箱梁剪滞效应建立了理论分析基础。     

齿轮轴系弯扭耦合振动特性

以某大型压缩机转子系统为研究对象,计及机组和支承的弹性变形和齿轮的时变啮合刚度,结合转子动力学,建立了齿轮转子系统的有限元模型,综合分析了齿轮转子系统的弯扭耦合振动特性.探讨了膜片联轴器、啮合刚度以及支承刚度、支承阻尼对齿轮转子系统固有频率和稳定性的影响.结果表明,啮合刚度对系统临界转速的影响不大,而对系统处于高阶模态时的稳定性影响较显著;膜片联轴器的中间轴段质量、膜片数目、膜片厚度等以及支撑的刚度、阻尼对系统的临界转速和稳定性都有一定的影响.     

开口薄壁杆弯曲中心的理论计算和试验研究

研究任意开口薄壁截面杆的剪力流和弯曲中心坐标的计算问题,利用合力矩定理导出计算公式,给出算例．选取槽型截面杆试验装置利用应变电测技术测定截面弯心位置,验证了计算公式的有效性;同时,也为工程技术领域测定开口薄壁截面弯心位置提出了一种有效的试验方法．     

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,     

具有开口截面主梁的斜拉桥动力建模研究

开口薄壁断面是目前斜拉桥主梁的一种常用形式,本文根据薄壁杆件的特点,采用能量变分方法建立了能够考虑斜拉桥横向,竖向,纵向,弯扭耦合与纵向翘曲的空间梁单元的刚度矩阵和质量矩阵。通过对ANSYS进行二次开发,实现了上述功能,并通过算例对比了本文算法和常规算法的差别。     

薄壁槽钢柱的抗火计算方法及参数分析

基于Rankine公式，提出了一种可用于计算热轧薄壁槽钢柱抗火极限的方法，采用有限元软件MSC．MARC．Mentat对模型进行非线性有限元分析，给出模型网格划分及其失效后的变形图。对比有限元分析结果与理论解，吻合较好。并针对薄壁槽钢柱的长细比、扭转刚度参数及截面的宽高比，对其抗火性能的影响进行参数分析。结果表明：长细比是影响柱子抗火能力的最重要的因素，长细比越大，极限抗火承载力越低；弹性弯扭屈曲向弯曲屈曲转化的临界长细比不随温度的改变而改变；对于薄壁槽钢柱而言，在截面面积一定或近似的情况下，截面宽高比越大，扭转刚度参数K越小，柱子在火灾下的极限承载力越好。     

开口薄壁杆件的塑性极限承载力研究

为了研究开口薄壁杆件的塑性极限承载力,采用空间杆件广义屈服准则定义单元承载比、结构的承载比均匀度及基准承载比的概念和计算表达式,据此建立了弹性模量调整的计算公式,进而提出了薄壁杆件结构的极限承载力分析的弹性模量缩减法。算例结果表明,弹性模量缩减法具有良好的计算精度和计算效率。算例分析表明,工字形薄壁杆受偏心荷载作用时,对结构破坏影响最大的内力是弯矩,其次是扭矩;工字型薄壁杆的极限承载力随翼板厚度或腹板厚度的增加而提高,且对前者的变化更敏感。     

多弹性支承薄壁杆在轴向力作用下的弯扭联合屈曲

本文讨论在多个弹性支座上的对称开口薄壁截面杆在多个轴向力作用下弯曲和扭转联合屈曲的解法.给出一般的微分方程式,说明了对称面内弯曲屈曲的解法,并由最小势能原理求得侧向弯曲和扭转联合屈曲的一级近似解.     

闭口薄壁截面直杆的塑性解

基于Mises屈服条件和增量理论,在理想弹塑性模型框架下,通过无量纲计算,求解闭口薄壁截面直杆在压、扭组合变形下应力分量解析解.对受压（拉）、扭组合变形的闭口薄壁截面直杆,在其材料屈服进入塑性阶段后,施加不同的变形路径,理论求解导出闭口薄壁截面直杆受压和扭转联合作用对应的2个对偶常微分方程,求解方程得到各应力分量的解析值;为进一步研究闭、开口薄壁截面直杆的屈曲奠定了基础.     

刚架模态分析的弹性支承梁法

推导了弹性支承梁横向自由振动模态的特征方程，计算了几种不同弹性支承梁的前几阶反映固有频率的无量纲特征值，提出了刚架模态分析的弹性支承梁方法，算例表明，将弹性支承梁法应用于平面刚架弯曲振动模态分析，能取得较好结果。     

混凝土薄壁筒桩水平受力机理

对混凝土薄壁筒桩的水平承载能力按规范方法进行了现场试验,并用三维非线性有限元对其在水平荷载分级作用下桩体的变形、应力,钢筋应力及土体对桩体的水平反力等的变化规律进行了分析研究,两者结果相互验证．有限元分析中考虑了不同材料的材料特性、变形特性及桩与混凝土之间的相互作用．研究结果表明混凝土薄壁筒桩在水平荷载作用下表现为受弯混凝土构件的特性,在一定的地基条件下其承载能力主要取决于混凝土和钢筋的抗拉强度;同时表明用文中的方法分析混凝土薄壁筒桩的水平承载能力是可行的．     

正交实验法薄壁压杆截面稳定性的优化

针对薄壁结构在工程中失稳破坏的问题,采用ANSYS软件对薄壁压杆双重非线性稳定进行分析,以薄壁压杆工字形截面尺寸为稳定极限载荷的影响因子,通过正交实验方法设计实验,得到了各个因子影响的显著性。翼缘宽度对稳定极限载荷的影响最大,翼缘厚度次之。最后依据多元线性回归原理建立了薄壁压杆稳定数学模型并对截面进行了优化设计,稳定极限载荷提高了30%。     

开口截面薄壁杆件畸变效应的分析

对一类较简单的开口截面薄壁杆件讨论在扭转荷载作用下的截面变形问题。采用基于势能变分原理的半离散解法,分析过程中放弃了古典薄壁杆理论的两个基本假设,同时描述剪力滞后和畸变两种现象。杆件横截面的翘曲位移采用转换的Ｂ３样条函数插值,并增加了畸变能项。通过变分原理,可导出控制微分方程和自然边界条件。算例结果表明,对开口截面薄壁杆件,Ｖｌａｓｏｖ的第一个假设精确成立。本文结论对箱梁之类复杂截面薄壁杆件的精确