力偶作用下形状记忆合金梁的非线性弯曲理论分析

基于梁的大变形理论,结合已有实验测得的形状记忆合金材料的应力-应变关系,研究了形状记忆合金梁的拉压不对称性对其弯曲变形的影响,建立了梁的横截面应力分布、马氏体体积分数表达式,推导得出了梁在纯弯曲条件下的非线性控制方程并进行求解。结果表明:中性层先移向受压侧,后移向受拉侧;随拉压不对称系数的增大,受压侧马氏体体积分数减小,材料越不易发生相变。     

Winkler地基对薄圆板的非线性弯曲行为的影响

研究了Winkler地基上圆板在横向载荷作用下的弯曲问题。基于经典板理论,考虑几何方程、物理方程及平衡方程,给出了位移为基本未知量的弹性地基圆板弯曲问题的控制微分方程。采用打靶法数值求解所得非线性边值问题,获得了两种边界下圆板的弯曲变形与无量纲载荷之间的关系曲线,讨论了弹性地基系数对圆板弯曲行为的影响。结果表明:两种边界条件下,弹性地基系数越大,板的弯曲越大;相同弹性地基下,简支板的弯曲变形大于固支板的弯曲变形。     

拉压系数对厚壁圆筒极限载荷的影响

在应用双剪统一强度理论,同时考虑材料的拉压强度差效应,在内压和轴力联合作用下厚壁圆筒的极限载荷表达式中,取b =0 .5 ,选取无量纲极限载荷,则可获得无量纲形式的极限载荷表达式;这些表达式表示了极限载荷与拉压系数之间的关系.根据这些表达式,绘制了不同拉压系数的极限载荷线图和极限载荷随着拉压系数变化规律的曲线.不同的拉压系数极限载荷线图说明了在厚壁圆筒处于屈服极限状态下,极限载荷变化的规律;拉压系数减小,厚壁圆筒承受压缩载荷的能力增强.极限载荷与拉压系数之间的函数曲线反映了极限载荷随着拉压系数的变化规律     

不同移动载荷速度下简支桥梁的变形及振动响应研究

利用奇异函数,基于梁挠曲线近似微分方程及横向强迫振动的微分方程,分别利用积分法及分离变量法推导出移动载荷作用下简支桥梁的弯曲变形方程及振动响应方程。应用Mathcad软件,研究不同移动载荷速度对简支梁静、动态变形的影响规律。结果表明:随移动载荷速度的增加,在相同时间内,简支梁的最大挠度和最大振动位移先增大后减小,呈近似抛物线规律分布;对于简支梁的给定截面,其最大静挠度不随载荷移动速度的改变而变化,但达到最大挠度所需的时间随着载荷移动速度的增大而减少;移动载荷速度一定时,简支梁不同截面最大挠度值随载荷的移动方向呈先增大后减小的趋势。     

非线性本构关系下两端固定梁的弯曲变形

基于经典梁理论和非线性本构关系,研究两端固定梁在横向分布载荷作用下的弯曲问题。首先假设材料弹性模量是应变的线性函数,推导了本构关系非线性情况下弯曲问题的基本方程。运用数值方法求解该支承条件下的弯曲问题无量纲方程的数值结果,分析了本构非线性参数和载荷对弯曲变形的影响,将大挠度问题与小挠度问题结果进行了对比。结果表明:对于非线性本构关系材料的梁的弯曲问题,即使在变形较小时也应采用大挠度方程求解。     

横向随动分布载荷作用下悬臂梁的非线性弯曲

基于可伸长梁的大变形理论,建立了悬臂梁受垂直轴线均匀分布非保守载荷作用下的几何非线性静平衡控制方程.这是一个包含7个未知函数的强非线性常微分两点边值问题,其中将变形后的轴线弧长也作为基本未知量之一.采用打靶法和解析延拓法数值求解所得非线性边值问题,获得了数值意义上的精确解,给出了梁的非线性弯曲特征曲线.结果表明,非保守载荷作用下,载荷与各相关物理量呈现明显的非线性性,非保守载荷作用下的载荷变化范围比保守载荷作用下的要大得多.     

热和机械载荷共同作用下Timoshenko夹层梁的非线性分析

在精确考虑轴线伸长和基于一阶横向剪切变形理论的基础上建立Timoshenko夹层梁在热载荷和机械载荷共同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2点边值问题,获得了两端不可移简支和两端固定夹层梁在横向非均匀升温和横向均布压力作用下的静态非线性弯曲和过屈曲变形数值解.绘出了梁的变形随载荷参数、材料厚度和长细比等参数变化的特性关系曲线,并分析和讨论了这些参数对平衡路径的影响.     

拉压弹性模量不等材料简支梁在横向载荷作用下的线性振动问题

采用Hamilton原理，假设线性振动为简谐响应形式，把偏微分振动控制方程化为无量纲常微分方程组．考虑横向载荷作用的大挠度，研究拉压性能不同时简支梁的线性振动规律．利用打靶法数值求解了简支梁线性振动时，横向载荷引起的弯曲挠度、中性轴位置变化以及微幅振动时的固有频率．结果表明：固有频率随着弹性模量比值非线性变化，横向载荷较大时呈现出非单调性．横向载荷的作用引起梁的抗弯刚度变化，固有频率也明显变化．     

FGM梁考虑纵向振动的动力学分析

基于Euler-Bernoulli梁理论并且考虑几何非线性和纵向振动的影响,研究了纵向和横向振动的FGM梁非线性动力学问题。假设材料的性质沿梁的厚度方向按幂指函数形式连续变化,利用Hamilton变分原理建立了梁的非线性动力学控制微分方程。采用打靶法对方程进行数值求解,结果表明:横向振动的过程中存在着纵向振动,且纵向振动削弱了横向振动,但其影响较小。在此基础上分析了考虑纵向振动时梯度指数、长细比、载荷等对梁的动力响应特性的影响。     

具有尺度效应的双变量非线性梁的后屈曲分析

基于双变量变形理论,通过引入非线性项,建立了双变量变形梁的非线性后屈曲模型。在哈密尔顿原理的基础上,考虑偶应力理论和表面弹性理论及冯卡门非线性应变,推导了双变量梁后曲屈的非线性微分控制方程和边界条件。进而将归一化的控制方程及边界条件通过微分求积法及牛顿迭代法求解了不同边界条件下的后曲屈行为。对比了偶应力理论及弹性理论对微梁后屈曲行为的影响,研究了梁的厚度、长厚比及边界条件对双变量梁的后屈曲行为的影响。从而验证了偶应力和表面效应使得后屈曲路径变化。该模型得到了长厚比不同屈曲荷载变化的速率不同的结论。     

考虑剪切效应时双模量梁弯曲变形的计算

推导出了双模量梁剪切弹性模量的表达式,采用材料力学原理证明了双模量梁中性轴位置与作用在梁上的横向外载荷无关.在考虑剪切变形的基础上,采用Timoshenko梁理论研究了双模量梁的弯曲变形问题,利用奇异函数得到了双模量梁在横向外载荷作用下的挠曲线通式.以双模量简支梁为例,给出了考虑剪切效应对双模量简支梁弯曲变形影响时的判别式,讨论分析了剪切效应对双模量简支梁弯曲变形的影响.     

基于能量法推导控制饱和多孔介质变形的孔压系数

基于能量原理推导了控制饱和多孔介质变形的有效应力公式推导结果表明只要多孔介质中的固相材料不可压缩,Terzaghi有效应力就完全决定了饱和多孔介质的变形孔隙中的液体是否可以压缩并不影响Terzaghi有效应力的适用性而当固相材料的压缩性不可忽略时,有效应力公式中的孔压系数需要修正,此时孔压系数不仅和材料参数有关,还与加载模式有关即便对于同样的多孔材料,也不存在固定的孔压系数取值荷载水平较低时,对于石英砂和石膏砂两种颗粒材料,仅在不排水加载时孔压系数为0.9左右,其他加载模式下孔压系数都接近于1而对于连续性更好的岩石、混凝土材料,孔压系数仅在总应力不变、孔压逐渐变化的加载模式下接近于1,其他加载模式下的孔压系数则显著小于1     

拉压弹性模量不等材料杆的过屈曲分析

基于杆的过屈曲问题,考虑拉压弹性模量不等材料,建立位移形式的过屈曲控制方程.通过对压应力区和拉应力区的应力分析,推导内力和变形的物理关系,考虑非线性变形,研究拉压性能不同杆的过屈曲平衡路径.通过具体问题的数值结果,分析拉压弹性模量不等材料杆的过屈曲问题的力学特征.     

功能梯度材料梁结构的稳定性分析

基于一阶剪切变形非线性梁理论,运用物理中面的概念推出功能梯度材料(FGM)梁稳定性问题的基本方程,分析了功能梯度材料梁在面内热荷载作用下的稳定性。分析中假设功能梯度材料性质只沿梁厚度方向、并按成分含量的幂指数形式变化;利用打靶法对所得方程进行数值求解。结果表明,两端夹紧的FGM梁在均匀热载荷或非均匀热荷载作用下时都会发生过屈曲变形。     

一类可压缩的超弹性球壳的径向对称变形

将一类各向同性可压缩的超弹性材料组成的球壳的径向对称变形问题的数学模型归结为二阶非线性常微分方程的边值问题．求得了问题的参数型解析解，并给出了相应的数值模拟．描述了球壳的内外表面分别受压时，球壳静态有限变形的机理，即当外压大于内压时，球壳处于压缩状态；而当外压小于内压时，球壳处于膨胀状态．同时讨论了球壳的内外半径比例对球壳变形的影响．     

温度影响下变截面梁自由振动与屈曲的微分变换法求解

基于Euler-Bernoulli梁理论推导了变截面梁在温度影响下的自由振动控制微分方程,并利用微分变换法(DTM)对控制微分方程以及边界条件进行变换,求解了两端夹紧、两端简支、一端夹紧一端简支3种不同边界条件下变截面梁自由振动的无量纲固有频率和热屈曲临界温度。考虑了无量纲升温和截面变化系数对变截面梁自由振动频率的影响,并计算了不同截面变化系数情况下变截面梁达到屈曲状态时的无量纲临界温度。将计算结果与已有文献进行对比,说明了DTM的准确性和有效性。     

软岩卸荷流变及非线性本构模型研究

为模拟隧洞开挖过程中围岩应力调整所产生的问题,对贵州某电站引水隧洞泥质粉砂岩进行了恒定轴压下的围压卸荷试验。结果表明:在一定偏应力的影响下,试样表现出了明显的流变力学特性;降低围压时,随着偏应力增大,试样轴向变形速率每级增长幅度在11%~34%之间,横向变形速率每级增长幅度在8%~27%之间,表明围压卸荷能够减弱对岩石内部颗粒滑移的束缚,从而增大变形速率。在三维Burgers模型的基础上,通过引入流变加速阶段的损伤修正系数,建立了软岩非线性阶段的本构模型,并与试验结果进行拟合分析,发现该模型能够很好地反映流变非线性阶段。     

带有交易费用及风险厌恶系数的投资组合有效边界研究

有效边界是投资组合的一个重要研究内容,用来判断投资组合的有效性.研究含有无风险资产投资组合的有效边界并推导出相关数学表达式.同时,交易费用又是投资者需要考虑的一个重要因素,在此基础上,考虑投资者对风险的厌恶程度,引入了风险厌恶系数,推导出带交易费用及风险厌恶系数的投资组合的有效边界.结果表明,交易费用增大,有效边界向下移动;交易费用减小,有效边界向上移动;而投资者对风险厌恶程度并不影响有效边界.用实例分析了2种投资组合模型的有效边界.     

非圆形截面直梁的自由振动

本文以空间曲梁理论为基础,推导出具有非圆形横截面的直梁的运动微分方程,对其自由振动特性进行研究。方程中不仅考虑了转动惯量、轴向变形和横向剪切变形的效应,而且考虑了与扭转有关的翘曲变形对梁固有频率的影响。结果表明:在考虑了翘曲效应后,用本文方法得到的解和有限元结果吻合得很好,翘曲变形对梁的第5—8阶固有频率有较大影响。     

弹性薄膜的非线性轴对称变形

基于非线性弹性大变形理论,研究了一圆环状弹性薄膜的轴对称面外大变形.在未发生变形的参考构形下,平直圆环状薄膜的内边界连接一个圆盘,将薄膜的外边界固定在刚性的圆环上.当圆盘上作用一个竖直向下的外加载荷时,薄膜经历面外大变形后形成轴对称的形状.结合状态平衡和热力学,推导得到了描述薄膜经历面外大变形的控制方程,控制方程的求解采用了打靶法.计算结果表明,薄膜的变形场是非常不均匀的,这意味着薄膜在工作时材料的利用率较低,造成了材料的浪费.