基于微分变换法的变截面压杆临界载荷分析

通过细长压杆挠曲近似微分方程理论,建立了变截面压杆失稳控制微分方程.该方程为4阶变系数常微分方程,其解析解不易得到,采用微分变换法(DTM)进行数值求解.将变截面压杆的控制微分方程和边界条件进行无量纲化,采用DTM将变截面压杆的无量纲控制微分方程和边界条件转换为包含临界载荷的代数特征方程,通过编程计算数值,给出4种不同边界条件下变截面压杆的临界载荷值与截面变化系数之间的关系曲线.结果表明:不同边界条件下变截面压杆的临界载荷均随截面变化系数的增大而增大,即变截面杆的稳定性较好;同时也表明DTM对求解此类问题过程简单且精度较高.     

SIMP拓扑优化的拉压杆模型研究

采用SIMP应变能最小化的优化准则方法,对基于拓扑优化技术建立拉压杆模型的设计流程进行了深入研究.并对基于SIMP法拓扑优化建立拉压杆模型的影响因素进行了系统研究,总结出将最优拓扑转化为构件拉压杆模型的原则.为验证其最优性,对一简支开洞深梁建立了多种拉压杆模型,并与基于SIMP法的拓扑优化建立的拉压杆模型,通过承载能力和有效系数进行方案的比选.研究结果表明基于SIMP拓扑优化的拉压杆模型应变能和钢筋体积比最小,而承载能力较大.     

开洞深梁的拉压杆模型设计方法研究

引入拉压杆理论建立开洞深梁实用设计方法,提出利用承载能力和有效系数进行拉压杆模型方案的比选,并根据最优的拉压杆模型进行配筋设计．为验证其有效性,对一简支开洞深梁实例建立了多种拉压杆模型,详细对比了计算结果和试验结果．研究表明拉压杆模型预测的承载力比实验结果偏安全,能满足工程可靠度的要求;拉压杆模型计算承载力与配筋试件实验值大小变化趋势一致．根据拉压杆模型的计算分析结果,可以看出洞口附近沿主拉应力方向配置斜向钢筋对提高承载力最有效,如不明确构件内主应力分布,在洞口上下部同时配置水平纵筋和竖向钢筋也能达到提高承载能力的目的．     

用于动态断裂试验的高温炉设计及温度场模拟

根据在分离式霍布金森压杆上进行岩石的高温动态断裂试验的要求设计了一个高温炉,并通过ANSYS程序对高温炉温度场进行模拟,得到了高温炉的温度场分布图。此外,还对包括试件和压杆(入射杆与透射杆)在内的试验系统温度场进行了模拟,比较了试件与压杆接触加热和分离加热两种计算结果。结果表明,采用压杆与试件分离加热方式可使试件获得均匀温度场。     

电磁力作用下细长压杆的稳定性及其分岔

应用Lagrange描述法建立了两端铰支受电磁力和机械载荷共同作用的受压细长杆的非线性动力学模型,并通过对这种模型进行简化得到了线性动力学模型,利用谱截断法讨论了该细长压杆的稳定性和分岔条件.     

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%。     

划痕对压杆压力传感器影响的数值模拟

应变式压杆压力传感器是测量空气冲击波反射超压的一种比较简单有效的方法。本文用数值模拟的方法对应变式压杆压力传感器系统测试过程进行模拟研究,并与理论结果进行比较,分析压杆表面划痕在不同特征压力脉冲下对测试结果的影响;得到了不同上升前沿的梯形脉冲及三角形脉冲条件下压杆的响应误差,定性或半定量得到压杆表面划痕对测试结果的影响形态及范围。研究表明:压杆的表面划痕对测试结果的影响很大,并且脉冲上升前沿越小,对测试结果的峰值影响就越大;另外,划痕对梯形脉冲的幅值影响大,而对三角形脉冲的震荡频率影响不大。模拟结果对实验测试结果的分析解读有一定参考价值。     

基于MATLAB的压杆测压传感器设计

该文根据压杆测压原理,以变截面杆作弹性元件,设计了一种压电式压杆测压传感器。为提高测量精度,建立了该传感器的结构模型,通过编制的MATLAB程序对模型进行仿真和实验,优化了传感器结构参数,延长了传感器的测量时间。     

一端固定一端铰支压杆临界载荷的级数计算方法

探讨细长压杆的临界载荷计算问题。介绍了采用试验计算方法计算压杆临界载荷,针对试验计算方法比较繁琐问题,以一端固定一端铰链连结压杆为研究对象,提出压杆临界载荷计算的级数展开方法,得到了计算压杆临界载荷的实用计算公式。为研究压杆稳定性和计算临界载荷提供了理论依据。     

材料力学教学中细长杆临界压力的试验研究

压杆稳定性的概念比较抽象,借助试验可以观察失稳现象并测定临界压力.利用电阻应变仪及材料力学多功能试验台,通过电阻应变测量法得到细长杆轴向压力与电桥应变的关系曲线,并由该曲线的水平渐近线得到了压杆的临界载荷;利用Ansys软件的特征值屈曲分析模块计算了压杆失稳的临界压力.研究表明电测法试验、数值模拟与欧拉公式理论计算得到的临界载荷非常吻合,研究结果证实了试验方法的可靠性.     

阀系预紧力对减振器开阀点的影响分析

研究阀系预紧力对减振器开阀点节流阀片节流压差的影响.以活塞阀系总成为例,用有限元仿真和理论计算相结合的方法,建立了阀系预紧力与节流阀片在开阀点的节流压差之间的数学关系.根据建立的数学模型,分析活塞阀体弹性模量和节流阀片弹性模量对预紧力作用的影响.实例分析结果表明,活塞阀体弹性模量变化对预紧力的作用影响较大,节流阀片弹性模量的变化对预紧力的作用影响较小.随着活塞阀体弹性模量的增大,阀系预紧力对开阀点节流阀片节流压差的影响减小;节流阀片弹性模量的变化对阀系预紧力的作用影响可以忽略.     

平面桁架内力求解的“奇怪”现象分析

在所有理论力学教材中,平面任意力系有三个独立的平衡方程,这是众所周知的理论.但在某种情况下,却会出现一些特殊的现象.如用截面法求平面桁架内力的题目中,就出现有人称为“奇怪”的现象,即明明是一平面任意力系,有3个未知力,列出的3个平衡方程也无误,但怎么求解也求解不出结果来,许多学生甚至部分老师对此感到疑惑不解.对此给出了笔者的观点与看法,这实际上涉及到了一个特殊的平面任意力系独立平衡方程的问题.     

广义力法公式及其证明

在传统的力法分析中,无论是力法基本方程的建立还是方程中系数和自由项的求解,都要求在同一基本结构上进行,而在广义力法中,可以同时基于两个不同的基本结构求解超静定问题.对n次超静定结构,本文以引理形式给出了广义的力法方程和叠加公式并给出了证明,当选取的两个基本结构完全一致时,给出的广义力法公式退化为传统的力法方程和叠加公式.本文工作有助于人们对力法的进一步认识.     

水平载荷作用下双梁桥架内力分析

双梁桥式起重机桥架在水平平面为一框架结构,由于其超静定次数较高,作精确分析比较困难,而采用近似方法又会产生较大的误差,不宜用于工程设计。目前在作桥架设计时尚缺乏准确的实用公式。本文以框架结构为计算模型,对偏斜侧向载荷,集中载荷和均布载荷作用下的水平框架进行了内力分析,提出了精确的计算公式。     

某无背索部分斜拉桥斜拉索索力控制研究

无背索部分斜拉桥中的斜拉索不但是一种造型,更是改善桥梁线形和调节主梁受力分布的关键构件,在施工过程中其索力的施加顺序和大小都需按照一定的程序进行,这样才能保证成桥之前梁体内力分布合理、成桥后索力施加得充分且不超限.借助于有限元软件对某无背索斜拉桥的斜拉索受力状况进行研究分析,以得到斜拉索在实际工程中的受力状态和分布规律,并用环境随机振动频率法进行索力的测量,从而控制索力的精确张拉和调整.     

纵向惯性力影响下矩形板的非线性振动

本文研究了考虑纵向惯性力影响的矩形板的非线性振动问题。将该问题的基本方程化为具有两个小参数的二阶非线性方程组,并在双参数摄动法和单参数多重尺度法的基础上提出了双参数多重尺度法。运用该方法,给出了考虑纵向惯性力影响的矩形板非线性振动的各次近似解的迭代方程组,求得矩形板主共振时的纵向和横向二次近似稳态响应,给出了相应的特征曲线;当干扰力幅值为零时,得到了忽略纵向响应的横向响应。最后与数值解作了相应的比较,其结果是令人满意的。     

电致伸缩材料非线性力学计算中的几个问题

由于电致伸缩材料本构方程的非线性特性,该材料在力学理论计算、材料参数测试中会出现一定的困难.同时,电场体积力在计算与实验中也应纳入考虑范围.文章给出了一种合适的电致伸缩材料的本构方程,并指出电场体积力的表达式取为Maxwell应力较为合适.利用一种简单模型,给出了0阶近似下的2种处理方式(考虑电场体积力与否)的近似解以及一般处理方式下的解析解.利用推导结果得到了这3种不同处理方式下的位移、应力场数值算例.结果表明,应根据不同条件,在具体计算中合理地处理电场非线性效应以及电场体积力才能得到符合实际情况的结果.     

电致伸缩材料非线性力学计算中的几个问题

由于电致伸缩材料本构方程的非线性特性,该材料在力学理论计算、材料参数测试中会出现一定的困难.同时,电场体积力在计算与实验中也应纳入考虑范围.文章给出了一种合适的电致伸缩材料的本构方程,并指出电场体积力的表达式取为Maxwell应力较为合适.利用一种简单模型,给出了0阶近似下的2种处理方式（考虑电场体积力与否）的近似解以及一般处理方式下的解析解.利用推导结果得到了这3种不同处理方式下的位移、应力场数值算例.结果表明,应根据不同条件,在具体计算中合理地处理电场非线性效应以及电场体积力才能得到符合实际情况的结果.     

分段摇摆墙内力改进效果研究及影响参数分析

在保证对结构变形、抗震性能改进效果的情况下,采用分段摇摆墙的形式可有效降低摇摆墙自身的内力需求,并且该形式具有制作更简单、运输更便利、安装更简易的优势。为了分析摇摆墙采用分段形式后对摇摆墙内力的改进效果,文中结合分段摇摆墙的特征及与整段摇摆墙不同的边界条件,推导了铰接分段摇摆墙-框架结构的位移和摇摆墙内力的简化计算公式,并进一步开展了摇摆墙刚度比和摇摆墙分段数目对摇摆墙内力的影响效果分析,且与整段摇摆墙的相应情况进行了对比。研究结果表明：将摇摆墙分段可以大幅降低摇摆墙的内力峰值、缩小内力值的变化区间,在均匀荷载作用时各分段摇摆墙的弯矩和剪力分布规律类似,且整段摇摆墙的弯矩峰值是分段摇摆墙的m2倍、整段摇摆墙的剪力峰值是分段摇摆墙的m倍,而在倒三角形荷载作用下时,上段分段摇摆墙的弯矩和剪力比下段分段摇摆墙的大;刚度比在1.0～5.0这一适当的区间内变化时,刚度比对摇摆墙内力的影响效果明显,且影响程度随摇摆墙刚度比增大呈先增大后减小的规律,但当摇摆墙刚度比在此适当区间之外（无论取值过大还是过小）,摇摆墙内力改变情况则对刚度比变化变得不敏感,此时刚度比对摇摆墙内力的改善效果不佳;分段摇摆墙内...     

钢筋混凝土框架结构施工力学分析

施工期钢筋混凝土结构事故频发,如何有效地保证安全稳定是施工期结构的关键问题.研究结合工程实例,将每个施工周期划分为四个阶段,采用离散性时间冻结的方法,建立了施工期结构分析的计算模型,提出了施工期结构内力分析的相应算法.研究结果表明,在前两个施工周期内,其内力较小,在这个阶段施工期结构处于安全状态;在第三个施工周期内,当...