Winkler-Pasternak弹性地基上变截面纳米梁在温度影响下的自由振动分析

基于Euler-Bernoulli梁理论和Eringen非局部弹性理论推导得到Winkler-Pasternak弹性地基上变截面纳米梁在温度影响下自由振动问题的控制微分方程,采用微分变换法(DTM)对无量纲控制微分方程及其边界条件进行变换,计算了Winkler-Pasternak弹性地基上变截面纳米梁在温度影响下和两端夹紧-夹紧、夹紧-简支以及简支-简支三种边界条件下横向自由振动的无量纲固有频率.再将控制微分方程退化到无温度变化和无弹性地基的等厚度纳米梁,给出了简支-简支边界条件下其自由振动的前4阶无量纲固有频率,并将得到的结果与已有文献的结果进行了比较,验证了DTM对求解该问题的有效性.结果表明:在保持其它参数不变的情况下,纳米梁的无量纲频率随无量纲地基参数的增大而增大,随截面变化系数和无量纲升温的增大而减小.     

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...     

梁横向振动固有频率的数值计算

梁横向振动固有频率的计算在实际工程中具有重要意义,本文通过振型函数导出了求解梁横向振动固有频率的微分方程,根据梁的不同边界条件,利用有限差分法对梁进行不同的划分,由微分方程计算出不同划分的各阶固有频率,然后采用最小二乘法拟合求出各阶固有频率的准精确值,最后以一个有解析解的算例验证了该方法的计算结果的相对误差非常小,满足实际工程的精度要求,并以一变截面梁为例指出了变截面梁固有频率的计算方法,该方法具有编程简单、计算精度高、通用性强的优点.     

Winkler-Pasternak地基上四边受压FGM矩形板的自由振动与屈曲特性

基于经典薄板理论,利用广义Hamilton原理推导相应的控制微分方程并对方程进行无量纲化;采用微分变换法(DTM)计算不同边界条件下方程的前三阶无量纲固有频率和屈曲载荷,并将方程的求解退化为无地基功能梯度板和有地基普通材料板两种情形,将其DTM解与已有文献的解进行对比,结果一致,表明DTM的适用性和精确性;分析了边界条...     

多跨弹性支撑Timoshenko梁的模态分析

用竖向支座反力代替连续等截面Timoshenko梁的弹性支撑,将多跨梁的自由振动转化为支座反力下单跨梁的受迫振动.利用拉普拉斯变换求解振动微分方程,根据连续梁的边界条件和弹性支撑的变形协调条件推导频率特征方程,通过频率特征方程得到自振频率和相应的模态.结合算例分析,表明计算过程与理论推导正确.最后,分析多种边界条件下连续梁的自振频率和模态.     

变截面梁大挠度振动的 Quadrature 解

使用Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ法求解了全简支和全固支两种边界条件下的各两种变截面梁的大挠度自由振动频率，当退化为等截面梁时其结果与现有文献的精确解高度一致，而以Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ法求解等截面梁同一问题的文献则是求解变截面梁的特殊情形．     

非均匀Winkler-Pasternak弹性地基上正交各向异性矩形板自由振动的DTM分析

基于经典薄板理论和力的平衡关系,建立非均匀Winkler-Pasternak弹性地基上正交各向异性矩形板自由振动的控制微分方程并进行无量纲化.采用微分变换法(DTM)将无量纲控制微分方程及其边界条件变换为等价的代数方程,得到含有无量纲固有频率的特征方程,数值研究4种不同边界正交各向异性矩形板自由振动前四阶无量纲固有频率特性.其数值结果退化为无地基正交各向异性矩形板、均匀Winkler弹性地基正交各向异性矩形板和均匀Winkler-Pasternak弹性地基正交各向异性矩形板情形,并与已有的精确解和级数解进行对比,表明DTM具有非常高的精度和很强的适用性.分析不同边界条件下地基变化参数和矩形板长宽比对正交各向异性矩形板自振频率的影响,并给出了Winkler-Pasternak弹性地基上对边固定对边简支正交各向异性矩形板的前四阶振型.     

Timoshenko梁的第二频谱分析

推导Timoshenko梁振动微分方程的初参数解,结合边界条件,建立简支梁的频率方程.当固有频率小于临界频率时,频率方程有双曲正弦函数与三角正弦函数之积的因式,当固有频率大于临界频率时,此因式变成为双三角正弦函数之积,此即Timoshenko梁产生第二频谱的理论原因.推导出等截面等跨径的2～3跨连续Timoshenko梁的频率方程,并从理论上预测存在第二频谱现象的其他结构.建立了简支Timoshenko梁第一、二频谱的频率计算公式.通过实例验证第二频谱的存在.通过微分方程求解,论证了临界频率是结构固有频率的有效组成部分,其对应的竖向位移模态无振幅、转角位移模态的振幅为常数;指出数值分析时,由于计算机截断误差的影响,所预测的临界频率有误差、所对应的竖向位移模态为不规则模态等特点.     

弹性地基上线性变截面梁的弯曲变形

针对厚度按线性函数变化(材料参数按线性函数变化)的情况,采用梁的线性理论建立梁截面厚度或宽度(或材料参数)沿长度变化的控制方程,用有限差分法计算变截面梁在周边固支和简支两种边界条件下的弯曲变形.获得弹性地基上变截面梁弯曲变形的数值解,数值结果表明,梁截面的变化参数、弹性地基参数、机械载荷对梁的弯曲变形有显著影响.     

变截面梁大挠度振动的Quadrature解

使用Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ法求解了全简支和支两种边界条件下的各两种变截面梁的大挠度自由振动频率，当退化为等截面梁其与一有文献的精确高度一致，而以Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ法求解等截面梁同一问题的文献则是求解变截面梁的特殊情形。     

插值矩阵法分析轴向受载的Euler-Bernoulli梁双向弯曲与扭转耦合振动

文章运用插值矩阵法研究了轴向受载的Euler-Bernoulli梁的双向弯曲扭转耦合自由振动问题。选择梁横截面的剪切中心作为坐标原点,坐标轴平行于梁截面的几何轴,振动微分方程中有关梁截面几何特性的参数均采用相对于几何轴的参数。轴向受载的Euler-Bernoulli梁的双向弯曲扭转耦合自由振动频率的计算转化为一组非线性常微分方程特征值问题,运用插值矩阵法求解,获得了3种边界条件下梁弯扭耦合振动的固有频率及其相应振型函数的计算结果,将数值计算结果与已有结果比较表明,文中方法具有很高的精度和效率。     

幕墙杆索结构有限分析计算方法的研究

阐述玻璃幕墙杆索结构的有限分析计算方法.首先将结构简化为受多点荷载作用的变截面梁,建立其变形后弯曲与轴向位移的耦合微分方程,接着将变截面梁分成任意小单元,在小单元段将方程解耦,利用边界条件和连接条件,建立传递矩阵将局部解析解化为全局数值解,并进行稳定性计算,最后根据工程实例设计实验,结果表明该方法是精确有效的.     

M-尺度函数及对弹性地基梁的求解

首先构造了M 尺度关系,并且证明通常所采用的小波求解微分方程的两尺度关系为其特例.利用三尺度样条小波,采用小波伽辽金方法求解弹性地基梁问题,从数值解的结果中可以看出,本方法具有良好的精度.此方法也可以加以推广求解其它的高阶微分方程.     

考虑埋深效应的弹性地基中梁分析

采用变分原理,给出了可考虑埋深影响的弹性地基中梁受力和变形的解析方法.弹性地基采用改进Vlasov双参数模型模拟,通过对地基 - 梁系统的最小势能取变分,导得了梁的变形控制微分方程,并得到了与地基梁埋深相关的形状参数.结合边界条件,采用迭代方法可对梁和地基的变形进行求解.通过算例进行了参数分析,探讨了埋深比对形状参数、位移竖向衰减函数以及地基梁的内力和变形的影响.结果表明,随着梁埋深比的增加,形状参数和位移竖向衰减函数减小,梁的竖向位移和沉降均有所减小.     

变截面功能梯度Timoshenko梁的自由振动分析

基于梁物理中面的概念,使用哈密顿原理,推导得出轴向力作用下材料性质沿梁高变化的功能梯度材料(FGM)梁自由振动的控制微分方程组,然后求得该微分方程组的幂级数解.再基于弹性约束表示的一般边界条件得到频率方程.分析了长高比、梯度指数、轴向力以及截面变化系数等参数对FGM梁固有振动特性的影响.结果表明,剪切变形不仅会影响弯曲振动,对轴向振动也有影响.     

变截面梁振动固有频率的计算

研究在实际应用中几种最常见的变截面梁的固有频率的计算方法和步骤.利用变系数线性微分方程的通解,在一定的边界条件下得到固有频率的解析表达式,再运用数值计算方法计算出所得频率方程的根,得到精确度较高的固有频率的近似值.     

非均匀立柱自由振动响应的有限差分法递推求解

采用有限差分法研究在自由端固连刚性质量的非均匀立柱的横向自由振动响应.其中考虑端部集中质量的惯性力以及集中质量和梁的自重产生的轴向压力对系统振动的影响.采用有限差分法求解自由振动对应的变系数常微分方程两点边值问题,推导出递推求解数值计算过程,获得变截面立柱的自由振动响应,给出固有频率数值解.分析截面变化参数以及由重力产生的轴向压力对系统横向振动固有频率的影响.结果表明,随着截面非均匀参数值的增加频率增加,随着轴向压力的增加频率减小.     

热环境中多孔功能梯度材料转动Timoshenko梁的自由振动特性分析

对于孔隙均匀分布的多孔功能梯度材料梁模型,考虑材料的温度依赖性质并确定梁的物理中面,利用Hamilton原理导出多孔功能梯度材料Timoshenko梁在热环境中转动时横向自由振动的控制微分方程并进行无量纲化处理.应用微分变换法(DTM)对无量纲控制微分方程及其边界条件进行变换,得到包含无量纲固有频率的等价代数特征方程.计算出热环境中多孔功能梯度材料转动Timoshenko梁在固支-固支(C-C)、固支-简支(C-S)、简支-简支(S-S)和固支-自由(C-F)四种边界条件下横向自由振动的固有频率.将其退化所得无量纲固有频率与已有文献的计算结果进行对照,验证了有效性和正确性.分析了边界条件、孔隙率、转速、温度、细长比和梯度指数对转动多孔功能梯度材料Timoshenko梁自振频率的影响.     

等截面纵横弯曲梁的分布传递函数法

建立了等截面纵横弯曲梁的分布传递函数求解模型。这种模型可以适应复杂的边界条件和外力情况,表达公式形式简单规范,便于计算机编程处理。对于复杂系统,根据外力和约束的情况,将其分成多个子系统,并依照分布传递函数方法分别对每个子系统进行处理,借助有限元方法,建立整个系统的平衡方程,最后得出问题的解。     

变截面连续梁动力特性的半解析解法

基于Bernoulli-Euler梁理论,分析了多跨变截面连续梁的动力特性.应用模态摄动基本原理,利用等截面连续梁的模态,将变截面连续梁微分方程的求解转化为代数方程组求解.该方法对于梁的截面函数的连续性要求较少,既适用于截面变化为阶跃形式的梁,也适用于截面函数连续的梁.通过算例分析表明,这一方法可有效地简化计算,同时计算结果具有较高的精度.