基于板梁理论的三角形薄壁梁扭转振动能量方程与有限元验证

以三角形薄壁梁作为研究对象,基于板梁理论研究三角形薄壁梁扭转振动.依据Timoshenke梁和Kirchhoff板力学模型,求出三角形薄壁梁的总应变能和扭转刚度;把截面位移分量带入动能方程,建立三角形薄壁梁总势能方程,并求得两边简支的三角形薄壁梁扭转振动频率的理论解.采用ANSYS模拟相同条件下的三角形薄壁简支梁,求解得到扭转振动频率,并与本文理论公式进行对比分析,验证了本文理论公式的正确性.     

任意截面形状的薄壁杆件弯曲和约束扭转振动的单元动力矩阵分析

本文考虑了任意截面形状薄壁杆件的截面形心和扭转中心并不重合这一事实,指出了薄壁杆件的扭转振动与两个主惯性平面内的弯曲振动是耦合的。并以梁的弹性曲线方程和薄壁杆件约束扭转的静变位曲线方程为形函数,导出了任意截面形状薄壁杆件弯曲和约束扭转振动的单元刚度矩阵和单元一致质量矩阵,     

剪应力环流定理及其在开口薄壁杆自由扭转中的应用

材料力学中的开口薄壁杆自由扭转的公式,一般是根据“刚周边假设”,直接引用弹性力学中矩形截面杆扭转的结果导出的。这在实用上是简便易行的;但缺乏必要的理论分析,而且与初等扭转理论相脱节。本文用能量法建立自由扭转时的“剪应力环流定理”,并以这个定理为基础导出开口薄壁杆自由扭转公式。这样就把开口与闭合薄壁截面杆的扭转理论紧密联系起来,建立起自由扭转初等理论的统一观点。     

开口薄壁杆件约束扭转分析的广义参数有限元

利用样条函数建立开口薄壁杆件约束扭转的整体位移场,利用Ｈｅｒｍｉｔｅ函数建立局部单元位移场．在符拉索夫理论的基础上建立开口薄壁杆件约束扭转的总势能泛函,进而根据变分原理提出了开口薄壁杆件约束扭转计算的广义参数有限元法．     

船体扭转强度检验的简易方法

根据薄壁梁扭转理论,对船体扭转强度进行了理论分析提出了船体横剖面扭转变形应力的简便计算方法,对于甲板具有长大开口船舶的纵向强度校核有参考价值。     

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。     

有限元法研究闭口薄壁杆件约束扭转

基于乌曼斯基薄壁杆件约束扭转理论,利用刚性周边假定建立了闭口薄壁杆件约束扭转分析的一维离散有限元方法.同时利用ANSYS大型有限元软件作对比研究,分析了薄壁箱型梁的截跨比、截面相对厚度等几何特征参数对箱梁扭转变形的影响,并发现这两个参数的取值上限可以从0.1分别扩大到0.15和0.24.算例显示:一维有限元法不仅保持了很好的计算精度,而且计算模型更加简单、离散未知量大大降低.     

蝴蝶拱桥扁平钢箱弯梁的约束扭转分析

以我国首座已建成通车的蝴蝶拱桥为背景,基于乌曼斯基约束扭转的弹性薄壁梁理论及薄壁箱梁的剪力流理论,采用考虑翘曲位移自由度的空间杆系有限元分析模型,结合静载试验实测数据,对该桥单箱多室截面的扁平钢箱弯梁进行了考虑约束扭转效应的空间受力分析.计算结果表明,在蝴蝶拱桥结构中,扁平钢箱弯梁的约束扭转效应比较显著,在设计中应加以考虑.     

薄壁杆件的有限元分析法

阐述了薄壁杆件理论的发展及经典的薄壁约束扭转理论的不足,对应用十分广泛且基于势能驻值原理的一种数值解法——有限元理论进行了进一步的研究,提出薄壁空间杆件单元中每个节点应增加一项表征截面翘曲的位移分量,即截面的翘曲角,以计及截面翘曲的影响。指出有限元法完善了薄壁杆件理论,对实际工程的结构设计有一定的参考价值。     

钢与混凝土组合梁的扭转及极限分析方法

对钢与混凝土组合梁扭转进行了探讨，提出了以开口薄壁杆件的约束扭转理论为基础的扭转极限分析方法，首先，对组合梁扭转问题进行了讨论，确定其分析方法，将组合梁计算截面进行等效，以便于利用开口薄壁杆件的约束扭转理论对其分析，并示意了等效截面在约束扭转力矩作用下的应力分布情况，提出了组合梁扭转的近似上下限分析方法，其中，前者计算简单，适用于设计，而后者较为繁琐，可作为前者的一个校验标准，最后，通过例题将这2种方法进行了演示。     

高速铁路跨度40 m双线混凝土简支箱梁的约束扭转效应分析

为分析高速铁路跨度40 m双线混凝土简支箱梁桥约束扭转效应,采用薄壁箱梁约束扭转的理论解析法,建立列车活载作用下的约束扭转微分方程,结合ANSYS软件的精细数值模拟结果,对比研究了箱梁在约束扭转下的扭转角、翘曲双力矩、约束扭矩等力学参数的变化规律,研究了腹板倾角、高宽比和悬臂板宽度等计算参数对约束扭转应力的影响规律。结果表明：扭转角在跨中处达到最大,翘曲双力矩在1/4跨、1/2跨处峰值基本一致,约束扭矩在跨中处达到最大值。板壳有限元解与解析解的计算结果存在一定差异,且翘曲正应力在腹板和底板相交处最大相差为66.6%,有限元解更为精确。简支梁跨中截面悬臂端的翘曲效应最明显,翘曲比例系数可达9.16%。翘曲应力总体随高宽比、腹板倾角的增大而减小。     

箱型梁弯扭强度分析计算思路探讨

箱型梁具有非常好的力学性能和结构性能,被广泛应用到桥梁设计和施工中.通过对箱型梁弯扭强度分析计算思路进行研究,得出箱形梁在弯曲、扭转以及弯扭组合变形时的强度计算方法,为设计和施工提供有效的技术支持.     

带式舟桥泛水展开过程中扭力杆受力计算模型

针对带式舟桥在泛水展开过程中因结构不稳定导致的扭力杆复杂受力问题,根据力的平衡原理,采取隔离扭力杆和分阶段求解的方法,通过推导尖舟结构在不同阶段不同受力状态下的受力计算公式,建立扭力杆泛水展开全过程的受力计算模型.通过与装备设计的数据对比发现,建立的扭力杆受力计算模型准确有效,可用于计算尖舟结构自动展开的角度范围.     

复杂薄壁断面的自由扭转惯性矩的数值分析

通过自由扭转理论推导出复杂薄壁箱梁断面的自由扭转惯性矩的计算方法；采用实际复杂薄壁箱梁断面进行了数值验证，并和使用有限元方法计算的结果进行了比较．结果表明，这是一种简单实用且精度较高的计算方法．     

考虑畸变时薄壁箱梁受扭分析的精细积分法

在广义坐标法的假定下,导出考虑畸变时薄壁箱形截面梁受扭分析的拉格朗日方程和哈密顿对偶求解体系,用精细积分法求该体系的高精度数值解。计算结果表明该方法精度高、计算简单、适用性强,可方便用于薄壁杆件结构的计算。     

曲线箱梁剪力滞效应的实用计算方法

基于数理统计的基本原理,运用多元回归分析方法,建立了曲线箱梁结构的剪力滞的实用计算公式。针对目前薄壁曲线箱梁剪力滞计算方法作了进一步探讨,采用逐步回归的方法,建立最优回归方程。研究结果使原本复杂的计算变得较为简单,用模型计算出薄壁曲线箱梁剪力滞系数与列表数据的最大相对误差只有1.47%。这为完善有关薄壁曲线箱梁剪力滞的计算提供了重要的依据,为工程设计提供了参考。     

弯剪扭共同作用下预应力混凝土箱梁抗扭极限强度的理论计算方法

根据预应力混凝土箱梁在弯剪扭共同作用下的抗扭特性,以修正斜压场理论和薄壁管理论为基础,提出了适用于弯剪扭共同作用下预应力混凝土箱梁的抗扭极限强度计算的理论模型．所建立的计算公式不仅理论基础强、简洁易行,而且与所验证的２４根模型构件的试验结果符合良好．     

图论在变截面箱梁断面扭转参数计算中的应用

介绍了用图论法计算变截面箱梁断面的扇性坐标.利用图论的基本原理建立箱梁断面的图论模型,并结合能量原理,推导出求解扇性坐标的矩阵方程.该法对于确定箱梁扭转中心位置和计算扇性坐标十分方便.给出示例的计算过程和结果,得出此方法非常适合于编程计算且计算结果准确.它使复杂的箱梁扭转计算问题得到简化.而且,用图论法还可以计算其他扇性特征参数.图论的应用,为解决箱梁扭转计算问题,编制通用的计算程序,提供了依据和参考.     

混凝土曲线箱梁桥特征频率的参数分析

利用梁格模型建立曲线箱梁桥的动力计算模型,分析了跨径比、跨宽比、曲率半径及端横梁宽度等参数对其动力特性的影响,得到各参数对结构特征频率的影响规律.在等截面直梁竖弯频率理论计算公式基础上,通过回归分析,建立了等截面曲线箱梁桥一阶竖弯频率的近似计算公式.     

基于等效耦合刚度的平面折展滑块机构分析

柔性铰链是实现平面折展柔顺机构运动的关键部分。如何设计得到柔度好、精度高的柔性铰链一直是柔顺机构研究的关键问题。综合考虑影响平面折展机构铰链刚度和精度特性的等效弯扭及拉压刚度,以LET铰链为例,分析在不同载荷下各个参数对弯扭与拉压等效耦合刚度的影响趋势,从而提出弯扭与拉压等效耦合刚度的概念。通过大量的实例计算和分析,推导出LET铰链弯扭与拉压等效耦合刚度的经验公式。基于等效耦合刚度经验公式,对平面折展柔顺滑块机构进行分析。应用等效耦合刚度公式与不应用等效耦合刚度公式两种情况的分析结果和有限元仿真结果表明,应用等效耦合刚度经验公式的滑块位移计算精度得到很大的提高,验证了等效耦合刚度经验公式的适用性。