考虑弯曲位移影响的解析型压杆单元构造

利用解析形函数构造了压杆单元,可用于求解压杆稳定问题.基于考虑二阶效应影响的压杆微分平衡方程,得到以节点位移表示的压杆位移形函数,利用能量法和解析形函数得到压杆单元势能泛函表达式.对压杆单元势能泛函变分,确定了考虑弯曲位移影响的压杆单元弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵.为检验解析型压杆单元的精度,将提出的方法与插值形函数法和直接刚度法进行对比,结果表明:提出的解析型压杆单元具有较高的计算精度和效率.     

预应力砼杆的单元分析

超静定结构中预应力的存在会引起结构次内力,本文对预应力杆单元进行了分析,提出通过直接计算等效结点荷载的方法来计算预应力对超静定结构所产生的次内力,根据虚功原理,引入杆单元的形函数,推导了能计算具有任意预应力筋曲线形状及沿预应力筋纵向具有任意分布的预应力所产生的杆端等效结点荷载的积分表达式。     

纤维弹性细杆模型动力学分析的有限元方法及应用

基于纺织工程中的气流辅助加捻纺纱,以弹性细杆作为纤维模型,讨论纤维空间大变形的动力学问题.采用空间杆单元有限元分析方法,对弹性细杆动力学分析的有限元模型进行简化,导出了弹性杆单元刚度方程和刚体质量单元动力学方程,然后综合出弹性细杆整体的动力学运动微分方程.节点坐标姿态采用欧拉四元素表示,导出了相关的坐标变换矩阵.以此方法对气流辅助加捻纺纱动力学模型进行实例计算.     

纤维弹性细杆模型几何大变形静力学分析的有限元方法

以纺织工程中的气流辅助加捻纺纱为背景,以弹性细杆为纤维模型,对其几何位移大变形的非线性问题进行分析和讨论.采用空间杆单元有限元分析方法,导出了考虑轴力对弯曲影响的空间杆单元刚度矩阵,空间方位用欧拉角表示,几何非线性采用分步加载逐次逼近方法处理,建立了弹性细杆静力平衡方程组.对纤维弹性细杆有限元总体分析,运用Matlab模拟气流辅助加捻纺纱过程中纤维包缠的平衡状态.     

空间杆系结构有限元计算结果的可视化

针对空间杆系结构有限元计算结果的特点 ,提出了一种适合于空间杆系结构有限元计算结果图的生成方法 .利用有限元计算结果文件生成变形图、计算截面的内力图、应力图 ,用图形直观地显示杆系结构受力变形的情况及其用户所感兴趣单元上的内力和应力情况 ,并给出了QTZ2 5型塔式起重机的有限元计算结果图的生成算例 .该方法生成速度快 ,算法简洁 .     

重心有理插值配点法分析压杆稳定问题

采用重心有理插值近似未知函数,得到未知函数的各阶微分矩阵．利用微分矩阵将压杆控制微分方程离散为代数方程组．将离散的边界条件采用置换法施加到代数方程组中,得到关于压杆屈曲载荷的特征方程．求解特征值问题得到压杆的屈曲载荷．算例表明,重心有理插值配点法具有数值稳定性好、计算精度极高,程序实施容易等优点．     

半逆解法求杆系结构的变形和内力

对杆系结构变形和内力的计算提供一条简易可行的新途径——半道解法。它首先假定含有待定系数的挠度曲线函数。通过满足基本方程和边界条件去确定系数,得到确定的挠曲线方程.再通过内力和挠曲线的微分关系得到内力方程。方法概念简单,计算方便,特别在求解超静定结构时更是如此。     

拉索损伤对斜拉桥自振特性的影响分析

针对斜拉桥的动力特性,结合一座斜拉桥的工程实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间梁单元和空间杆单元建立计算模型,计算出斜拉桥的自振频率和振型,并研究了不同工况时拉索损伤对斜拉桥自振特性的影响.分析结果表明,非对称拉索损伤对斜拉桥自振频率的影响较小,对称拉索损伤及损伤位置的不同对其自振频率的影响较大,其中斜拉桥主跨跨中长拉索的损伤对竖向弯曲振动的影响更为显著.     

基于微分变换法的变截面压杆临界载荷分析

通过细长压杆挠曲近似微分方程理论,建立了变截面压杆失稳控制微分方程.该方程为4阶变系数常微分方程,其解析解不易得到,采用微分变换法(DTM)进行数值求解.将变截面压杆的控制微分方程和边界条件进行无量纲化,采用DTM将变截面压杆的无量纲控制微分方程和边界条件转换为包含临界载荷的代数特征方程,通过编程计算数值,给出4种不同...     

具有夹角结构纵振动变幅杆的设计方法

变幅杆是功率超声纵振系统中的关键部件之一,常见的是沿直线方向传播的变幅杆.有的应用场合需要变换纵振动传输方向.本文研究了具有夹角结构的超声纵振动变幅杆的设计方法.利用两端自由边界条件和夹角连接处的位移、力、弯矩及转角连续条件建立了设计变幅杆的频率方程,给出了计算变幅杆振幅放大系数的方法.利用本文中提出的设计方法,计算了若干个由两段杆组成的不同夹角的变幅杆的谐振频率,与有限元计算结果及Vib Pilot系统测试的变幅杆频率基本一致;后与谐振频率为19.8k Hz的压电换能器相连接,激光测振仪测试了系统的谐振频率、变幅杆的放大系数及变幅杆输出端面的振型.测试得到的变幅杆的放大倍数、振型与计算结果吻合.测试的端面振型呈活塞振动,说明在谐振频率上将换能器激励的沿水平方向的纵向振动,经过变幅杆成功地变换到了其输出端上.最后,对该型变幅杆作了大量计算,得出了放大倍数随几何尺寸变化的规律.     

筏－桩－土共同作用分析方法

提出了一种分析筏－桩－土共同作用工作性状的实用计算方法—位移协调法［１］．该方法假定筏极与桩土地基位移协调，对矩形筏板根据其边界条件和变形性状采用一种双重三角级数位移模式．对拉土地基采用单桩计算方法—考虑桩压缩性的位移协调法［１，２］，分析桩土之间的相互影响。根据位移协调条件和力平衡条件建立筏－桩－土共同作用的分析方程．可求解筏板与桩土地基之间的接触应力、桩土地基的应力及沉降、筏板的沉降、弯矩、扭矩及应力和桩筏基础对周围环境的影响等．文中对桩筏基础、片筏基础及性承台的分析与设计具有理论与实用价值．     

油气弹簧缝隙节流分析与数学模型研究

提出油气弹簧环形阀片变形缝隙节流的一种研究方法.运用边界层理论推导了紊流状态下缝隙的流量表达式,与CFD软件数值解对比验证了公式的正确性及其精度,分析了缝隙结构参数对压差的影响规律.根据自主研发的油气弹簧的结构形式,通过上述推导公式以及实际气体状态方程,建立了单气室油气弹簧的数学模型.仿真分析了系统弹性力与总输出力随位移的变化关系,并与试验数据进行了比较,验证了数学模型的正确性.说明缝隙紊流流量公式具有实用价值,为阻尼阀的精确设计提供了依据.     

基于压力分布的高速列车气动力计算方法

基于径向基函数的气动压力插值方法和摩擦力计算模型,提出了一种可用于高速列车线路试验的气动力快速计算方法。该方法只需测得车体表面若干测点的压力,然后基于这些测点的压力值,使用径向基函数插值方法得到车体表面压力分布;并采用数值积分方法与平板边界层摩擦力计算模型能够快速得到气动压差力和气动摩擦力。列车附属部件几何外形复杂,难以通过插值方法获取表面压力分布;为此,基于八辆编组真实外形,给出了各附属部件对列车气动力贡献度,从而使本文提出的方法能够应用于线路试验和动模型试验。为验证计算方法的有效性,针对高速列车三辆编组简化外形头尾车流线型部分,采用数值计算方法对比分析了气动阻力和气动升力计算结果与计算结果;针对三辆编组风洞试验外形分析了气动阻力试验值和计算值。结果表明:提出的计算方法能够满足工程精度要求。     

基于动力方法的改进杆件轴力识别

在针对杆系结构中轴力杆或者索缆结构中的短索所提出的识别边界不确定的杆件轴力的解析方法基础上,提出了一种改进的轴力识别方法.首先,采用修正的Timoshenko梁理论,充分考虑转动惯量、剪切变形、剪切变形引起的转动惯量和传感器质量对结构动力特性的影响,建立改进的动力方程;然后通过Matlab软件进行数值模拟,提取某杆件的前五阶频率和模态参数,以此构建特征方程进而识别杆件轴力,从4个方面分析了修正Timoshenko梁理论相对传统Timoshenko梁理论识别精度提高的原因;最后通过实验数据验证了该方法的精确性和适用性.这种改进方法的优点在于无须事先假定边界条件,仅知传感器之间的相对位置即可实施,因而适用范围较广.     

机翼跨音速颤振特性的频域分析

从气动力影响系数矩阵的物理意义出发,推导出以气动力时域计算为基础的跨音速气动力影响系数矩阵的计算公式.通过求解非定常Euler方程,获得机翼简谐振动下的跨音速气动力时间历程,应用最小二乘法对模态气动力系数的时间历程进行曲线拟合,得到跨音速气动力影响系数矩阵,进而在频域内进行机翼的跨音速颤振特性分析.采用该方法计算了AGRAD 445.6机翼随马赫数变化的颤振边界,所得结果与文献的实验结果吻合良好,验证了该方法的可行性和准确性.     

内衬空八边形钢管的混凝土组合柱耐撞击性能

为研究内衬空八边形钢管混凝土组合柱的耐撞击性能,利用无导轨落锤式撞击试验机进行内衬八边形钢管混凝土组合柱耐撞击试验研究.试验过程中采用力传感器、高速摄像机记录撞击全过程中构件的撞击力时程曲线和跨中位移时程曲线.试验中观察边界条件、撞击能量、轴压比和圆钢管壁厚等因素对组合柱破坏形态与能量耗散的影响规律.试验结果表明:外包钢筋混凝土可与空八边形钢管和钢管混凝土相互协调,共同工作;在承受撞击荷载时,撞击高度对试件耗能能力的影响最为显著,边界条件次之,轴压比影响较弱,圆钢管壁厚影响最弱.     

反映动态启动压力梯度的低渗透油藏渗流模型

基于流体边界层理论,建立了一种描述在低渗透油藏流体非线性渗流特征的新模型,获得了动态启动压力梯 度的连续变化函数。应用考虑动态启动压力梯度的非线性渗流模型,建立了一维单相流体流动的数学模型,并应用全 隐式方法对离散方程进行了线性化处理;对比研究了线性渗流模型、拟线性和反映动态启动压力梯度的非线性渗流模 型下地层压力的分布特征及流体非线性渗流系数对动边界扩展的影响。数值结果表明：受动态启动压力梯度的影响 在近井区域地层压力下降幅度更大,在远井区域的地层压力越高,地层压力下降范围更小;非线性系数数值越小,流体 流动的非线性程度越强,动边界的扩展速度越慢。     

有限变形弹性体变形时边界力的处理

在有限弹性变形中 ,边界力的方向与密度将随弹性体的变形而发生显著变化。在对有限弹性体的非线性有限元分析时 ,必须考虑变形对边界力的影响。该文推导了作用在半无限空间表面上的边界力在有限弹性变形时的解析增量表达式 ,并详细讨论了 2种边界力的情况     

自由表面流动问题的SPH方法数值模拟

利用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对两个自由表面流动问题－水坝坍塌及涌波进入静止水塘作了数值模拟,尝试了一种处理固壁边界条件的方法－－边界力方法。数值模拟结果表明,SPH方法在处理流体复杂大变形问题方面具有优越笥,而边界力方法则是SPH中处理固壁边界的一种行之有效的方法。     

低渗透多孔介质中地下水污染研究

为了准确地研究低渗介质中地下水污染问题,在充分考虑地下水在低渗介质中渗流时存在启动压力梯度和动边界的基础上,建立低渗介质中地下水污染和地下水渗流的耦合数学模型。采用有限差分法对耦合模型进行数值求解,并分析了启动压力梯度对地下水污染浓度的影响。结果表明启动压力梯度对地下水污染浓度的分布有着重要的影响。