扭转杆失稳载荷数字模型的确立

文中介绍了扭转杆件在受压失稳载荷下的数字与试验研究 ;建立了扭转杆件的计算机数字模型 ;同时做了各种不同扭转角 ,不同截面尺寸的扭转杆件的稳定性试验 ,进行了数据分析 ,进而对失稳方向和失稳位置也进行了测试 ,取得一致结果。     

空间组合荷载下薄壁杆件侧向失稳问题的研究

应用薄壁杆件各阶的迦辽金方程组，对空间组合荷载下复杂截面杆件侧向失稳问题作了分析和研究，并以简支工字梁侧向失稳为实例进行计算。结果表明，采用该方法计算过程便捷，计算结果精确有效。     

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。     

极坐标系下扇形截面杆件扭转问题的有限差分法

导出了极坐标系下扇形截面杆件扭转问题的差分格式；用逐次超松驰迭代法求出了扭转应力函数差分值，采用复化二维辛普生求积公式计算了截面的相当极惯性矩，求出了相应的扭转应力的差分解，并对张角为2π的扇形截面计算了其裂纹尖端附近的第三型应力强度因子。]     

圆柱与扭转柱杆件受电弓气动与噪声研究

受电弓气动与噪声性能对高速列车非常重要,为此开展了圆柱和扭转柱杆件受电弓气动与噪声仿真分析。与圆柱杆件相比,扭转柱杆件受电弓虽然平均阻力稍有增大,但其平均和脉动升力大幅度降低,从气动力角度来看对改善受电弓运行稳定性和受流质量有积极作用。通过对受电弓尾迹流场开展聚类分析发现,圆柱杆件和扭转柱杆件受电弓尾迹流场均存在三条闭环转换路径。与圆柱杆件相比,扭转柱杆件的第二条转换路径稍短,但第三条转换路径稍长。当下臂杆由圆柱变为扭转柱时,在高度方向将由单一的旋涡向多个正负交替旋涡转变。扭转柱杆件受电弓消除圆柱杆件受电弓的峰值噪声,总声压级减少了1.5 dB,改善了受电弓气动噪声性能。     

求解桁架临界载荷的新方法

以往求桁架结构临界载荷归结为求桁架总刚度阵的特征值，而总刚度阵中的与轴力有关的几何刚度阵，则是从各杆件始终处于直线状态，并在轴向变形中考虑横向变位影响而导出的；这样就必然导致当整体失稳时各杆件都不会发生欧拉屈曲的结果，这是不合理的．作者认为桁架失稳有可能是由杆件的局部欧拉屈曲导致成机构所造成的．由此提出一种计算桁架临界载荷的新方法，算了若干例题，并和过去的一般方法作了比较．有的两者计算结果之差竟达１８．５４倍，这就说明本方法具有理论和实际意义．     

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,     

薄壁杆件约束扭转的影响函数表

本文详细地讨论了闭口薄壁截面杆件约束扭转微分方程在三种不同承载情况下的解。这三种承载情况分别为:1.沿杆件长度无荷载,即 m=0;2.承受均布扭转力矩,即 m=常数;3.承受按线性分布的分布扭转力矩,即 m(z)=a+bz。并由此得出结论:在一定条件下,基于初参数法的薄壁杆件约束扭转影响函数表,无论对于开口截面还是闭口截面,可以写成一种统一的形式,以有利于在工程中的实际应用。     

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．     

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.     

用拉压不同模量理论解静定平面刚架

静定平面刚架为杆件组合结构，其各杆件均处于复杂应力状态．根据结构特点，该文给出了不同模量刚架的中性轴、正应力、剪应力计算公式以及用不同模量理论解此类结构的计算方法；对一实例进行计算分析，用编制有限元程序计算与解析解进行对比分析；最后对两种方法计算的差异进行分析并得出结论．     

钢桥塔的塔形力学特性分析

采用空间梁单元建立了几种典型钢桥塔的数值分析模型,对不同塔形进行静力和稳定分析,得到了不同塔形、相同塔形采用不同构造的静力和稳定特性.分析结果表明：不同塔型、构造对索塔的稳定性具有显著影响,在抵抗面内失稳、扭转失稳的能力方面,倒V形、A形桥塔具有明显优势;H形桥塔随横梁的上移,其抵抗面内失稳和抗扭转能力明显增加;对于A形桥塔,横梁的上移,降低了抵抗面内失稳能力;可以根据工程要求选择不同塔形.将采用空间梁单元进行第二类稳定分析得到的极限承载力与采用板壳单元分析模型得到的结果进行了对比.结果表明：局部失稳比整体失稳早先发生,局部失稳控制钢桥塔的设计;在稳定极限承载能力状态下,两种模型计算得到的桥塔应力分布规律接近,两者进入塑性区域的位置基本一致.     

多连通任意截面杆件扭转问题的有限元法

根据杆件扭转问题的应力函数理论,构造了以横截面为求解区域的二维有限元法,并采用虚单元法和同值节点法解决了多连通域的计算问题。该方法适用于任何截面的杆件,为计算复杂截面杆件的扭转刚度和应力提供了有效手段。     

剪力滞后对开口薄壁杆件侧向稳定的影响

提出一种简单而有足够精度的方法，以探讨开口薄壁杆件中由杆壁中面上的剪应变引起的剪力滞后现象对其侧向稳定的影响。首先建立一个考虑杆件扭转和翘曲，特别是考虑杆壁中面上剪应变的能量方程。这个方程可适用于任意横向荷载、任意边界条件下和任意棱形开口薄壁杆件的侧向稳定分析。利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加权余量法解一些典型的数值例题，并与已知的试验结果和有限单元法的计算结果吻合很好。最后详细讨论了反映剪力滞后现象的杆壁     

一种精确的薄壁杆单元

构造了一种新的有4个节点，22个自由度薄壁杆单元，其能考虑杆件的翘曲和剪切变形，能精确描述薄壁杆件的纯状态和非均匀扭转，而且适用于任何剖面（开口，闭口和混合剖面），数值算例表明该单元计算精芳高，可用于薄壁杆件结构的静动力分析。     

考虑阻尼的变刚度薄壁杆件动力稳定

采用有限单元法，研究有阻尼条件下，受轴向周期性动力荷载作用的变 刚度薄壁杆件动力稳定问题。承受轴向周期性变化外荷载的薄壁杆件，其非线性几何刚度矩阵随着轴向外荷载的变化而改变，即本质为变刚度薄壁杆件的动力稳定性问题。用有限单元法离散变刚度薄壁杆件，通过公式变换，将有阻尼条件下变刚度薄壁杆件的振动方程，转化为Mathieu方程。同时应用Matlab程序，设计语言编制程序求解。通过算例求得变刚度薄壁杆件可能发生的、相应于弯曲振动、扭转与翘曲耦合振动的动力不稳定区域。指出由于薄壁杆件的动力不稳定区域具有连续的激发区域，阻尼的增加并不能绝对地抑制振幅无限增长。对薄壁杆件的共振，以及动力不稳定的参数激发振动进行分析比较，指出它们表现形式虽然有相似之处，却是完全不同的两种振动形式。提出防止薄壁杆件动力不稳定的发生，比防止薄壁杆件的共振更复杂。在许多情况下，通用的减振和隔振方法，对于参数激发振动的动力不稳定是无效的。     

弦支穹顶静力性能的理论分析及实物加载试验

分别采用上弦节点刚接和铰接的假定，利用ANSYS程序分析了某弦支穹顶屋盖结构的静力性能．结果表明，两种情况下的杆件内力和位移接近，可以采用上弦铰接假定进行弦支穹项的理论分析．对半索半杆形式的弦支穹顶进行了实物加载试验，阐述了加载制度、测点布置及试验过程，同时进行了钢丝绳弹性模量测试试验．比较分析了杆件应力和节点的试验值与理论值，结果表明：在低水平荷载下，杆件应力和节点位移吻合较好，高水平荷载下受试验环境影响，试验值大于理论值；随着荷载的增加，均出现外圈索张紧而内圈索松弛的现象，指出在弦支穹顶设计时应合理设置内环索的预应力值．理论分析和实物加载试验均表明弦支穹顶具有良好的受力性能，用钢量少，施工方便，造价低，具有广阔的应用前景。     

开洞薄壁杆件侧向稳定

根据能量原理，借助于变分法导出一个考虑薄壁杆件扭转和翘曲变形影响的侧向稳定特征方程。利用Ｇａｌｅｒｋｉｎ加仅余量法计算简支，跨中点荷的开洞薄壁杆件的临界荷载。     

风载引起斜拉桥的非线性横向扭转屈曲

用有限单元法计算大跨度斜拉桥在与位移相关风载作用下非线性横向扭转失稳的临界风速。提出了考虑三个风载分力及几何非线性影响时，计算风载引起的横向扭转屈曲的分析模型。将特征值分析与改进的风速限值算法联合用于自动计算临界风速。结果表明：与一般非线性扭转分支及线性横向扭转屈曲相比，考虑与位移相关的三个风载分力及几何非线性影响的横向扭转失稳分析模型，将导致临界风速的显著减小。     

开口薄壁杆件由于斜弯曲引起的扭弯计算

本文论证了开口薄壁杆件在斜弯曲情况下，不仅产生两向弯曲变形，而且伴随着扭转变形的发生。 导出了扭转角计算公式和相应的扭弯内力计算公式，这些内力与外力之间关系是非线性的，实例证明， 在某些情况下，附加内力不容忽视。