无网格局部Petrov-Galerkin法分析板弯曲的剪切自锁问题

用径向基函数构造无网格局部Petrov-Galerkin方法的形函数,插值函数具有Kronecker delta函数性质,因此可以很方便地施加本质边界条件.分析了板弯曲时剪切自锁现象产生的原因,利用无网格局部Petrov-Galerkin方法对两对边固支另对边简支中厚板的弯曲进行了分析和计算.发现无网格方法相对于有限元...     

简支组合梁混凝土翼缘剪力滞后效应分析

为了研究钢混凝土组合梁混凝土翼缘中的剪力滞后规律,对于不同类型荷载作用下的简支单向组合梁板体系,采用解析法并根据薄板理论,分别建立了翼缘板中面内应变和挠度的偏微分方程。根据简化的边界条件,得到了面内应变和弯曲应变的级数解,进而求得剪力滞后系数。通过算例分析和与有限元分析结果的对比,证明了该方法的收敛性和精度。参数分析结果表明,剪力滞后现象主要存在于面内应变中,滞后程度主要取决于板的宽跨比和荷载类型等参数。     

材料梯度、几何非线性和高阶剪切效应对压电纳米梁力电特性的耦合影响

目的 压电材料由于其优越的力电性能在 MEMS / NEMS 得到广泛应用。 针对目前对压电纳米结构力电响应 计算忽视了微/ 纳米尺度下压电材料的挠曲电效应以及剪切效应问题,提出了囊括挠曲电效应和压电效应的功能 梯度压电(Functionally Graded Piezoelectric,FGP)纳米梁数学模型。 纳米梁由压电层和功能梯度层组成,其中功能 梯度层材料遵循幂律指数分布。 方法 首先,基于 Reddy 三阶剪切变形理论、非局部应变梯度理论(NGST)和哈密顿 原理,并考虑了 Von Kármán 几何非线性,获得了梯度梁的非线性力电耦合控制方程及相应的边界条件;然后结合 Runge-Kutta 方法和 Galerkin 方法得到了简支梁的线性和非线性固有频率以及均方根(RMS)输出电压。 结果 提出 的模型与已有文献结果对比十分吻合。 此外,数值结果表明挠曲电常数、压电常数、应变梯度尺度参数、非局部参 数、幂律指数和几何尺寸对非线性固有频率和均方根电压有影响。 结论 相较于 Euler 梁理论和 Timoshenko 梁理 论,采用 Reddy 三阶剪切变形理论得到的梯度梁在相同质量下具有更高的 RMS 电压,同时会降低非线性固有 频率。     

非均匀升温下Timoshenko夹层梁热过屈曲精确数学模型及其数值解

在精确考虑轴线伸长和一阶横向剪切变形的基础上建立Timoshenko夹层梁在热载荷作用下的几何非线性控制方程.采用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,获得两端不可移简支夹层梁在横向非均匀升温作用下的静态热过屈曲和热弯曲变形数值解.绘出梁的变形随温度载荷变化的特征关系曲线,分析和讨论材料和几何参数对梁变形的影响.结果表明:梁在均匀加热下不产生拉-弯耦合变形及弯曲变形.在均匀升温条件下,梁的中点无量纲挠度与升温的关系曲线为热过屈曲平衡路径;当升温为横向非均匀的情况下,中心挠度与平均升温之间的关系曲线表现出热弯曲变形的特点.横向剪切变形随梁的长细比增大而显著减小,随变形程度的增大而增大.     

变截面杆弹性过屈曲精确模型及其数值解

基于轴线可伸长弹性杆的几何非线性大变形理论,建立了一端简支另一端固定变截面直杆的过屈曲控制方程,并应用打靶法直接数值求解相应的强非线性边值问题,获得了数值意义上的精确解．     

空间薄壁梁完全拉格朗日格式几何刚度矩阵

根据Timoshenko梁理论和Vlasov薄壁杆件理论,通过设置单元内部节点,对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可以考虑剪切变形、弯扭耦合和二次剪应力影响的空间薄壁截面梁几何非线性有限元模型。以拉格朗日格式描述几何非线性应变推得几何刚度矩阵.算例表明所建立模型具有良好的精度,适用于空间薄壁结构的几何非线性有限元分析.     

关于具有三个广义位移平板的试函数及其应用

本文采用胡海昌关于具有三个广义位移平板的微分方程及边界条件,用加权残数法求解.并提出三种试函数:1.梁函数,2.李维(M. Levy)函数,3.短梁(二个广义位移梁)函数.前二种试函数,部分满足边界条件,部分是用最小二乘边界积分法近似满足边界条件.第三种试函数是用广义函数推导、简支、固支严格满足Reissner边界条件.用最小势能原理求解.算例表明,本文方法精度高,实用简便.     

FEM modelling of single-core sandwich and 2-core multilayer beams containing foam aluminum core and metallic face sheets under monolithic bending

This present paper dealt with bending deformation and failure behavior of sandwich and multilayer beams composed of aluminum foam core and metallic face sheets by finite element method(FEM) and four-point bending test.Results revealed that collapse of the multilayer beams is dominated by two basic modes:indentation(ID) and core shear(CS).ID is dominated by the maximum compressive strain and CS by the maximum shear strain.The failure of the sandwich beams depends on if the face sheets show ID mode in the ...     

热环境中多孔功能梯度材料转动Timoshenko梁的自由振动特性分析

对于孔隙均匀分布的多孔功能梯度材料梁模型,考虑材料的温度依赖性质并确定梁的物理中面,利用Hamilton原理导出多孔功能梯度材料Timoshenko梁在热环境中转动时横向自由振动的控制微分方程并进行无量纲化处理.应用微分变换法(DTM)对无量纲控制微分方程及其边界条件进行变换,得到包含无量纲固有频率的等价代数特征方程.计算出热环境中多孔功能梯度材料转动Timoshenko梁在固支-固支(C-C)、固支-简支(C-S)、简支-简支(S-S)和固支-自由(C-F)四种边界条件下横向自由振动的固有频率.将其退化所得无量纲固有频率与已有文献的计算结果进行对照,验证了有效性和正确性.分析了边界条件、孔隙率、转速、温度、细长比和梯度指数对转动多孔功能梯度材料Timoshenko梁自振频率的影响.     

受热弹性地基梁在机械荷载作用下的非线性分析

基于弹性地基梁在均匀升温及横向均布荷载联合作用下的非线性常微分控制方程。考虑一端固定夹紧、一端可移简支边界条件,采用打靶法得到了该两点边值问题的数值结果。分析了不同参数对结构平衡路径及内力分布的影响。     

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。     

功能梯度材料梁的非线性研究

研究了热/机械载荷作用下几何非线性对功能梯度材料梁的位移及应力的影响。首先根据一阶剪切变形梁理论推导了机械载荷条件下功能梯度材料梁位移和应力的平衡方程,热载荷条件通过求解一维热传导方程即可获得;然后采用解析法和摄动技术两种方法对平衡方程求解,并利用非线性应变-位移关系分析非线性对位移和应力的影响;最后引入算例采用不同方法计算功能梯度材料梁的位移及应力并对比分析。数值计算结果表明,几何非线性对梁的位移和应力的影响是显著的,材料常数和边界条件对梁的非线性弯曲也有一定的影响。这种求解非线性平衡方程解析解的新方法对高阶剪切变形和层理论有一定的指导意义。     

两端不可移简支弹性梁在横向非均匀升温下的热屈曲分析

基于可伸长梁的几何非线性理论和打靶法 ,研究了两端不可移简支弹性梁在横向线性变化非均匀升温下的热弹性过屈曲响应 .重点分析了横向变化的升温对过屈曲平衡路径的影响 ,给出了相应的特性曲线 .结果表明 ,由于横向变化升温会产生热弯曲内力 ,因此平衡路径与有初始缺陷梁的过屈曲平衡路径类似     

左端简单支撑右端被滑动夹子夹住的奇异梁方程的正解

利用积分方程技巧和锥上的Guo-Krasnosel'skii不动点定理研究了一类非线性四阶两点边值问题的正解存在性,其中允许非线性项f(t,u,v)在t=0,t=1及u=0,v=0处奇异.在力学上这类问题模拟了左端简单支撑右端被滑动夹子夹住的弹性梁的挠曲.由于非线性项涉及弯矩,主要结论对于梁的稳定性分析是有益的.       

Supercritical Thermal Configurations of Axially Moving Timoshenko Beams

An exact solution for supercritical thermal configurations of axially moving Timoshenko beams with arbitrary boundary conditions is presented. The geometric nonlinearity and temperature variation of the traveling beams in supercritical regime is considered. Then, the nonlinear buckling problem is solved. A closed-form solution for the supercritical thermal configuration in terms of the axial speed,stiffness and thermal expansion is obtained.Some typical boundary conditions,such as fixed-fixed and pinnedpinned are discussed. More importantly, based on the exact solution,a new anti-symmetric thermal configuration for the fixedfixed axially moving Timoshenko beams is found.     

Mindlin板弯曲和振动分析的高阶杂交应力四边形单元

基于Mindlin板理论提出了一种高阶八节点杂交应力四边形单元.该单元不仅能通过零剪力分片检验,而且能通过非零常剪力增强型分片检验.单元边界位移插值采用任意阶Timoshenko梁函数,对不同厚跨比的四边简支、固支方板,以及圆板进行了弯曲和自由振动分析,数值结果表明无论对薄板还是中厚板,该单元均是准确和有效的,并且具有几何不变性.     

矩形厚梁结构弯曲自由振动精确化方程新形式

本文基于厚板结构振动精确化方程,应用算子代数及其谱分解理论,采用适当的规范条件和满足板条两侧边界条件,首次给出了更为精确化的厚梁结构弯曲振动支配方程.支配方程的总阶数为4阶,即关于横向位移函数的4阶偏微分方程以及相应的广义位移函数F和剪切变形函数f的表达式.分别基于Euler-Bernoulli梁和Timoshenko梁理论绘出了结构内存在的波模频散关系曲线,并与本文得到的厚梁结构内的波模频散关系做了对比,讨论了本文提出的矩形厚梁弯曲振动精确化方程的正确性和适用条件.本文提出的梁结构振动方程可用于厚梁较高频动力学分析与振动控制以及评价现有工程梁理论的适用条件.     

变厚度矩形板自由振动的广义微分求积法分析

基于广义微分求积法,对变厚度矩形板横向自由振动的控制微分方程及其不同边界条件进行离散,研究其自由振动的频率特性.数值计算得到不同长宽比,不同厚度变化参数和简支或固定边界条件下变厚度矩形板的无量纲振动基频率,并与其它求解方法的数值进行比较.结果表明,运用广义微分求积法对变厚度矩形板的频率求解结果与其它方法的求解结果相差很...     

浅梁弯曲经典计算公式的精度讨论

提出一种新的简支梁变形模式,横截面内除了有挠度、转角外,还考虑了面内变形,并对受集中荷载作用简支浅梁弯曲挠度计算公式的适用范围进行研究。运用U变换法和四结点矩形单元,分析了简支梁的平面弯曲问题,求解出二维有限元格式下受集中荷载作用梁的上下自由表面位移的解析解,并将所得的解析解,与材料力学关于浅梁弯曲的挠度计算公式相比较,讨论经典计算公式的适用范围,并对其误差进行了定量讨论。     

冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件疲劳性能的试验研究

对不同配筋率的冷轧带肋钢筋混凝土简支标准梁 (5 5 0mm× 1 5 0mm× 1 5 0mm)进行了等幅疲劳荷载试验研究 ,疲劳试验试件 60根 ,试件配筋率分别为 0 % ,0 2 9% ,0 487% ,0 93 4%和1 946% .这批试件的疲劳破坏形式为 :折断破坏、弯拉破坏和剪压破坏 .针对不同的疲劳破坏形式 ,分析了产生不同破坏形式的原因 ,提出了界限配筋率的概念 .受弯构件适当配置冷轧带肋钢筋不仅具有良好的抗裂性能和延性 ,而且其疲劳寿命也有显著的提高 .提出了考虑不同配筋率影响的、可供配筋混凝土路面设计参考的疲劳方程