移动载荷作用下多跨超静定梁内力及变形计算的奇异函数法

多跨梁在移动载荷作用下的强度、变形计算及其动态响应问题,在道路、桥梁及机械设计中广受重视.经典的力学方法对多跨超静定梁在移动载荷作用下的内力及变形的求解十分繁琐.采用奇异函数法,可以简化问题的求解.用奇异函数不需分段即可表示整梁的弯矩方程和挠度方程,输入到软件Mathcad中,通过数值计算和图形处理的功能模块,可以快速绘制任意横截面的内力及变形随移动载荷位置的变化曲线,进而确定指定截面的最不利荷载位置及全梁的最大弯矩及其截面位置.多跨梁在不同几何尺寸或不同大小的载荷作用下的内力图及变形图,只需在Mathcad软件中修改相应的参数即可得到.     

用能量法求解分布载荷作用下的静不定梁

采用能量法求解了分布载荷作用下静不定梁的内力。算例计算表明,采用能量法求解分布载荷作用下静不定梁的内力,比积分法、力法、位移法等方法简洁。     

用奇异函数及拉氏变换求解阶梯梁的弯曲变形

本文将奇异函数与拉普拉斯变换方法相结合,用这种方法来计算阶梯梁的弯曲变形,可以方便地求得梁的挠曲线方程。对于静定和静不定的阶梯梁,本文方法均能适用,并可简化计算过程。     

超静定梁结构非线性大变形问题的优化算法与应用

目的研究建立超静定梁结构非线性大变形问题的优化算法,分析超静定梁大变形条件下的结构约束力,解决实际工程中的具体问题.方法以超静定悬臂梁力学模型为研究对象,建立变形平衡条件下的坐标位置方程.将梁变形后的节点未知坐标和未知的多余约束力作为设计变量,局部变形分析,构建满足坐标关系函数方程的目标函数,建立求解超静定梁大变形问题的优化求解方法.结果运用Fortran-PowerStation软件编写优化求解通用计算程序,分别求得在Py=20和Py=40条件下,超静定梁结构的位移和转角变形量.将计算算例优化结果与ANSYS有限元计算结果进行分析对比,得出最大位移的相对误差在5%以下,最大转角的相对误差在7.5%以下,验证了算法的有效性和精确性.结论针对梁的超静定大变形问题提出的优化求解算法,有效地解决超静定大变形梁等工程结构的约束力求解,为实际工程中具体问题提供了新算法.     

多支点变刚度轴支承载荷的灵敏度

多支点轴支承载荷的分配直接影响设备的安全运行 ,各支承的标高是影响支承载荷分配的主要因素 ,只要建立了支承载荷对支承标高变化的灵敏度矩阵 ,便可方便地求得不同标高下的载荷分配 .传递矩阵推算方法需进行载荷和轴的简化才能求解 ,当载荷复杂且轴刚度变化大时便无法准确计算 .作者在不进行载荷和轴系简化的情况下 ,建立一种变刚度静不定梁的通用模型 ,推导出该梁任意截面的转角和挠度变形的一般方程 .由变形方程得出静不定梁求解的求解矩阵 ,导出支承载荷计算的灵敏度矩阵和线性公式 ,并对回转窑进行分析和计算 .研究结果表明 :该方法避免了由于载荷和轴系简化引起的计算误差 ,计算精度高 ;计算中对轴端支承形式也没有限制 ,是一种计算支承载荷灵敏度矩阵的通用方法     

用奇异函数法求解梁的变形

材料力学中,介绍梁的平面弯曲时,曾导出内力和变形的微分方程 (1) 利用(1)式可以顺利求解梁的变形。但有一个缺限就是要根据作用于梁上的荷载情况分段列方程,比较麻烦。为此,初参数法[1]建立梁的挠曲线通用方程,较好地解决了等截面梁的变形计算问题。 本文试图在初参数法的思想上,介绍用奇异函数法求解梁变形的基本原理和计算方法。其特点是可引用一个函数表达式,反映出梁上荷载、内力和变形量。即运用奇异函数可以较简捷地获得整个梁的挠曲线方程。     

含中铰的变截面静不定梁的通用解法

应用麦考雷奇异函数推导出含中间铰的变截面静不定梁弯曲的力和弯曲变形的通用方程以及解此类问题的通用矩阵方程。     

解等截面静不定梁的通用矩阵方程

本文应用梁的弯矩通用方程推导出解等截面静不定梁通用矩阵方程,它适用于求解各种类型静不定梁的约束反力、弯曲内力和弯曲变形。该方法易于编制程序,进行计算机处理。     

奇异函数在结构分析中的应用

讨论了奇异函数在分析结构内力、变形及求解超静定结构时的应用。     

求解工程中静不定结构内力的通用方法

基于材料力学、结构力学工程中静不定结构内力的求解多采用力法、位移法等方法,静不定结构在外载荷作用下的平衡状态是一个稳定的平衡状态,其应变能存在极小值,故利用静不定结构的多余约束力列出其应变能表达式,引入拉格朗日乘数并结合静力平衡方程,构造拉格朗日函数,对拉格朗日函数求一阶导数并令一阶导数等于0,即可求得静不定结构的内力,并通过算例予以证明。研究结果表明:此方法适用于求解平面或空间静不定梁、弧形结构、刚架、桁架(包括非线性材料)的约束反力、内力及位移;采用拉格朗日乘数法求解静不定桁架内力的通用性较强,不但可以克服常规方法需利用几何关系建立协调方程的缺陷,而且具有力学概念清晰直观、计算过程简洁、便于工程设计人员在实际中掌握和计算的优点;其所得结果是精确解析解,故可以用于检验其他方法的计算精度。     

非保守力作用下可伸长简支梁的过屈曲

基于可伸长梁 (杆 )的大变形理论 ,建立了受沿轴线分布切向非保守力作用的可伸长简支梁的弹性过屈曲控制方程 .这是一个强非线性常微分方程边值问题 ,其中将变形后的轴线弧长作为基本未知量之一 ,使得求解区间仍然为梁的原长 .采用打靶法求解该边值问题 ,获得了数值意义上的精确解 ,给出了梁的过屈曲平衡路径及平衡构形 .结果表明 ,过屈曲平衡路径不是载荷的单调函数和单值函数 .对于机械载荷作用的细长梁 ,轴向伸长可以忽略 .     

框式压力机机身刚度计算的简易方法

木文将梁的迭加原理应用于矩形框架,给出一个计算框架的最大垂直变形和最大水平变形的简易公式。同时,我们还对框架角弯矩的计算作了改进,并准导出一个对各种载荷形式都同样简便的通用公式,从而避免了按传统的力法正则方程求解静不定弯矩的冗长程序,无疑将大大缩短设计计算的时间。     

平面框架结构的几何非线性问题打靶法求解

基于弹性曲梁平面大变形问题的精确几何非线性理论,建立简单平面框架结构在静载荷作用下弯曲问题的无量纲控制方程和边界条件,其中基本未知量均被表示为变形前的轴线坐标的函数.采用打靶法求解非线性常微分方程的两点边值问题,得到不同框架结构的大变形平衡构形.所提出的理论和方法可以用于分析平面简单框架结构在各种载荷作用下的大变形问题.     

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.     

用单位阶梯函数求解变载荷梁挠度的方法

依据单位阶梯函数的性质,通过分析不同载荷下连续梁的弯矩方程特点,用单位阶梯函数建立了梁的弯矩方程,并进一步推导出连续梁挠度的统一方程。该方法求解过程规范,利于编程实现电算化,有助于分析计算连续梁的内力。     

重心插值Galerkin法求解梁弯曲变形问题

本文运用广义函数建立非连续载荷作用下梁弯曲变形的控制方程,采用重心有理插值函数作为试函数,利用Delta函数的积分筛选性,建立重心有理插值Galerkin法求解梁弯曲变形问题的计算公式。数值算例表明,该方法原理简单,易于程序实现,数值计算精度高。     

用初参数法求变截面梁的变形

本文利用等效梁的概念,由初参数法导出了在任意载荷作用下静定变截面梁变形的一般表达式,并编制了程序,由此引伸,对各段材料不同的梁,受空间任意荷载及静不定变截面梁求变形的方法作了推导,由此法所得之表达式有一定的规律,所编制的程序简单、方便、适用,为求变截面梁的变形提供了快速有效的方法。     

梁的弹塑性大挠度变形分析

采用理想弹塑性模型,基于Euler梁的几何非线性理论,建立了梁在机械载荷作用下的弹塑性大挠度变形问题的控制方程.包括轴线位移、横截面转角、内力等6个未知函数.该数学模型能够分析弹塑性材料梁在弹性阶段以及塑性区扩展阶段的变形.作为算例,应用打靶法数值求解了水平悬臂梁在自由端受竖向集中力作用下的弯曲问题,绘出了不同载荷参数下的弹性和弹塑性挠度曲线,分析了载荷参数和梁自由端挠度之间的关系.结果表明,打靶法是解决弹塑性梁大挠度变形问题的有效方法.     

解等截面静不定梁的通用矩阵方程组

通过梁的弯矩方程推导出解等截面静不定梁的通用矩阵方程组，适用求解各种类型的静不定梁的约束反力和弯曲变形，且易于程序化和计算机处理。     

一类超静定变截面压杆临界荷载的优化算法

目的研究一端固定,一端链杆约束的一类超静定变截面梁临界载荷的优化算法原理,探讨超静定压杆临界载荷数值方法.方法基于差分原理和优化基本原理,运用差分方法将平衡状态下非线性微分方程离散化.以杆件每个离散点挠度,临界荷载和多余约束力为设计变量,以临界载荷所满足差分方程与边界条件构建目标函数,在Fortran-Power Station环境下,编制优化程序,进行常截面梁与变截面梁具体算例分析对比.结果提出了一类超静定变截面压杆的临界载荷的无约束优化算法,并验证了方法的正确性和有效性.结论算法能够有效解决工程中变截面超静定梁结构临界载荷的计算问题,为工程设计与分析提供支持.