应用混合能量原理构造矩形板的弯曲容许位移

本文根据虚功原理和余虚功原理给出了边界条件变化的混合能量原理。应用这种混合能量原理构造了具有复杂边界条件矩形板的弯曲容许位移,从而克服了在复杂边界条件下用 Rayleigh—Ritz 法假设容许位移的困难.     

弹性力学中的最小余能原理与按应力求解位移边值问题的边界条件

本文分析了若干文献和专著对于最小余能原理的表述和证明所存在的需要澄清的问题。文中推证了最小余能原理变分方程的等价方程和条件。结果表明:从总余能的变分方程出发,只能直接推导出形变相容方程和位移边界相容条件,而不能直接得到几何方程和己知位移边界条件。与此相应,按应力解法求解位移边值问题所应满足的边界条件正是上述的位移边界相容条件,而不必是位移边界条件。本文给出了这种用应力表示的位移边界相容条件的具体表式,从而说明了对于给定位移的边值问题理论上也能按应力求解。     

扩展有限元中边界条件的施加

扩展有限元施加边界条件的方法与有限元不同,但尚无文献进行详细的说明.本文由有限元的控制方程和边界条件的基本格式出发,说明了扩展有限元施加应力和位移边界的原理,以单个带裂缝单元为例给出了Standard-XFEM和Shifted-XFEM模式下扩展有限元施加边界条件的具体实现过程.最终,通过一个受均布荷载的简支梁验证了本文介绍方法的正确性.结果表明:对于应力边界,应由最小位能原理导出的公式计算等效结点荷载,不同位移模式下,由外部荷载计算等效结点荷载的公式相同,但得到的结点荷载向量不同.位移边界则应将不同的位移模式在约束处所满足的方程带入控制方程求解.虽然均采用上述原理施加边界条件,但采用不同位移模式时,实现边界条件的具体方法不尽相同.     

弹性力学中静力法与能量法等价性的证明

本文以平面问题按应力求解为例,由位移变分方程推导出平衡微分方程和应力边界条件。从而证明位移变分方程等价于平衡微分方程加应力边界条件。     

考虑边界约束影响的薄壁箱梁剪力滞翘曲应力分析

为了更加客观地反映箱形梁剪力滞翘曲应力分布,借助有限元软件建立箱形梁实体模型,计算并绘制横截面翘曲应力分布图.在此基础上,重新定义了箱形梁各板的翘曲位移模式,同时引入反映翘曲应力自平衡和悬臂板边界约束影响的修正系数.选取剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,应用能量变分法建立了以附加挠度为未知量的控制微分方程及边界条件,并导出了简支箱梁和两跨连续箱梁剪力滞附加挠度和翘曲应力的解析解.通过简支箱梁和连续箱梁算例,结合空间有限元翘曲应力计算结果确定边界约束修正系数可采用1.4.算例表明,本文方法计算结果与有限元数值解吻合良好.     

非均匀介质弹性力学平面问题的应力函数方法

本文建立了非均匀介质弹性力学平面问题的应力方程式： 平面应力情况下：平面应力情况下温度项改为 当两个区域的弹性模量有突变时,交界张ｓ的两侧的应力函数除应将及相等外, 并且要求： 根据这些方程式及交界条件建立了应用应力函数解非均匀介质的基楚。同时提出了一个保证 主要连接条件和变形协调的近似方程式。 本文所提的应力函数表达式可以应用到混合边界的平向题题上,在位移给定的条件下的一般 应力函数边界条件为： 及 因而建立了用应力函数解混合边界问题的条件。 本文以重力壩为例进行了具体计算,壩基为绝对刚性。这也是一个有一部分边界位移为零的 混合边界问题,计算使用差分方程及松弛法,为此建立了新的计算样板和松弛样板,计算的结果 和使用网格法试验的结果进行了比较。     

弹塑性平面问题的摄动应力边界单元法

本文提出了弹塑性平面问题的摄动应力边界单元法。文中首先将平面弹塑性问题所涉及的所有方程和边界条件无量纲化,然后提出问题的小参数,利用摄动法将物理非线性问题转化为一系列的线性问题。针对转换后的线性问题用应力函数所表示的相容方程,在应力函数的基本解及调和算子基本解的基础上,建立问题的边界积分方程,最后离散求解获得了满意的结果。     

变分法在薄壁杆件空间弹性失稳问题中新的应用

本文在薄壁杆件空间弹性失稳势能的变分方程中,应用附加弯矩与扭矩及其所对应的失稳位移的曲率与扭率的增量来表达其外力失稳势能.该微分方程通过分部积分法应用位移及应力自然边界条件,得出各阶微分方程的迦辽金法的方程组来进行计算,从而简便地解决了薄壁杆件受力及截面结构均较为复杂的空间失稳问题.     

孔边位移边界条件下的应力分析

根据自然边界元方法给出的圆外弹性问题应力解答,利用Poisson积分公式和自然边界积分方程求出多种形式位移边界条件下的位移场、应变场和应力场,并分析了位移边界条件对应力场的影响。同时与其他计算方法相比较,在边界位移为常数时其结果与文献[2]的解答一致。从本文的算例中不难发现,采用自然边界元方法计算圆外问题时,可以克服一般解析方法只能求解少数特殊位移边值问题的缺点。由于其结果仍为解析解,因此精度也优于数值解答。     

用ψ函数表示伽辽金位移函数

由弹性力学平面问题的艾瑞应力函数求导可得应力,但难以求得位移.由伽辽金位移函数可同时求得应力和位移,但伽辽金位移函数在平面问题中有两个,需满足两个重调和方程,给求解增加了困难.本文证明了两个伽辽金位移函数可用一个重调和函数Ψ表示,从而找到了既能表示应力,又能表示位移的单个函数.这样,在求解无体力的弹性力学平面问题时,只需求解一个重调和方程就可得到Ψ,并可使Ψ导得的应力和位移满足边界条件.     

保角映射及δ函数在弹性力学中的应用

在这篇文章中应用保角映射解决了开有小孔的平面问题,给出了应力、位移及边界条件的复变函数表达式。应用δ函数的概念,给出了薄受集中力作用时应力的复变函数表达式,只要选择适当的应力函数,即可得到平面问题的解答。     

有限元法罚单元中的内外边界元方法

论证了边界元法及如何应用有限元法罚单元中的内、外边界法计算已知位移(变形)反求载荷(反力)类问题。它为工程界处理复杂的边界条件问题提供了一简单可行的方案。     

圆柱型各向同性双材料界面裂纹问题研究

研究圆柱型各向同性双材料在径向应力条件下的界面裂纹尖端场的力学问题。利用弧形界面裂纹尖端的控制方程和材料边界条件,将力学问题化为偏微分方程组边值问题,建立了数学模型。运用分离变量法,设定特殊含待定系数的位移函数,借助边界条件和待定系数法,得到满足边界的偏微分方程组的解。利用应力函数与位移、应力的关系式,计算得到级数形式的圆柱型复合材料界面裂纹尖端附近的应力和位移的解析表达式。     

求解含裂纹正交各向异性平面问题应力强度因子的耦合法——位移间断法与边界元法的耦合

本文在推导出正交各向异性平面位移间断基本解的基础上,建立了一组求解裂纹表面位移的方程,并较精确地求出应力强度因子K_I和K_Ⅱ。将这一方法与边界元法相耦合,解决了含孔洞及裂纹群复杂问题。随着边界单元数目的增大,数值结果迅速趋于某一极限(精确解)。通过与现有数值结果比较,本耦合法具有很高的精度和极强的收敛性。     

应力集中单元

本文借助于复变函数方法，以圆孔为例，给出一个八节点的应力集中单元。单元的复应力函数，精确地满足孔边的边界条件，而在单元的外边界上，借助于最小余能原理，在变分意义下满足由节点位移参数表示的位移边界条件。实例表明，这样的单元可以较精确地反映出孔边的应力集中现象，在通用程序中应用该单元计算应力集中是非常有效的．     

粘弹介质中圆孔时变轴对称问题的解析分析

对任意粘弹模型,用拉普拉斯变换法推导无限粘弹平面中圆孔半径任意时变时应力和位移的一般解析解.首先根据一般粘弹模型边界时变轴对称问题的基本方程,应用拉普拉斯变换得到拉氏空间中位移应满足的微分方程,并求得方程的通解,从而得到拉氏空间中位移、应力的一般表达式.对应力边界问题,将拉氏空间应力表达进行逆变换,再根据边界条件确定待定函数,最终得到应力和位移解答.解答没有体积不可压缩的限制条件,并且适用于球量也具有粘弹效应的情况.作为应用,根据该解答求得H-Kelvin粘弹模型的解.算例显示,不同半径时变过程位移场的变化也不同.对线性时变过程,较慢的时变速度下位移变化平缓,但时变结束时刻的位移较大.     

简支功能梯度变厚度梁的弹性力学解

该文假设弹性模量为沿厚度变化的指数函数,泊松比为常数,利用平面应力问题的基本方程,导出满足控制微分方程和两端简支边界条件的位移函数的一般解,对上下表面的边界方程作傅里叶级数展开确定待定系数,结果具有很好的收敛性,精度可达三位有效数字.考察了弹性模量变化对功能梯度梁位移和应力的影响,为检验其它功能梯度梁近似理论和数值结果的有效性提供了依据.该文的方法可应用于对应力分析有较高精度要求的航空工程以及微型机械仪器设计等工程.     

边界元法及其在岩石力学中的应用

边界元法是晚近十数年来迅速发展起来的一种数值计算方法,特别适用于解决岩石力学方面的问题.在平面问题Kelvin解的基础上,本文讨论了应力不连续法和直接边界积分法,并对应于应力不连续法给出了位移时不连续法的解。最后给出了几个在岩石力学中应用实例。     

状态空间法分析厚薄圆柱壳弯曲的多变量场

根据圆柱壳的控制方程及其混合变分原理 ,引入对偶变量即应力与位移作为状态变量 ,导出圆柱壳的状态方程 ,研究其解法。对于轴对称问题 ,应用分离变量法建立指数矩阵 ,将问题分解为两个一维问题。根据开莱 -哈密顿算法或直接展形法来计算指数矩阵 ,再根据应力与位移的边界条件 ,得到问题的定解方程 ,从而求得厚薄圆柱壳的两类场变量的统一解 ,即全部应力与位移量     

用Cn群解梁弯曲问题

应用Cn群的表示理论，将分布多项式分解为正交特征分布多项式．周期函数采用正交特征多项式逼近．将均匀梁结构延拓并加上附加载荷，使梁的位移化为周期函数．利用正交特征分布多项式，逼近梁的位移函数．应用能量法求在载荷作用下梁位移的各个多项式的系数，通过边界条件确定附加载荷的大小．所述方法基本上为有限元方法，其逼近精度与有限元是一致的．此方法在求解中应用正交函数，因而大大减低有限元的计算量．该计算量与边界元相仿。