变水深环境下中厚度浮板耦振问题的一个变分解

本文从Reissner 板的理论出发,提出并论证了变水深环境下中厚度浮板耦振问题的一个局部变分原理,它是建立中厚度浮板各种近似分析方法的一个有力工具,借助这个变分原理,文中还导得了一个计算中厚度浮板固有频率的一个变分式,数值算例表明本文方法具有精度高和省机时的优点。     

样条有限点法分析板的几何非线性问题

1.引言对于板壳几何非线性问题,一般情况下,很难求得它的精确解,因此求解非线性问题数值解的各种近似方法便不断提出,其中一种途径就是运用Y.K.Cheung(张佑启)教授提出的有限条法。有限条法特别适用于具有一定规则形状的板壳结构(例如矩形板、圆柱形板、圆柱形壳、箱形桥梁以及折板结构等等)的线性与非线性分析。其解题规模比有限单元法大大缩小,而又保持了一定的通用性。在有限条法中,位移试函数用多项式与梁函数的乘积形式给出。     

中厚度圆浮板自由振动的一个解析解

本文提出了常水深环境下中厚度圆浮板自由振动的一个解析解.分析中考虑了板横向剪切变形的影响和横截面转动惯性效应,利用空气中中厚度圆板的振型叠加和势流理论,导得了浮板系统频率方程的解析式.由此可看出Y.Tanaka得到的圆形薄浮板的解是本文的特例.最后数值计算还给出了水深和钢缆刚度与频率的关系曲线.并指出了h/a在什么范围可以略去剪切变形和转动惯量的影响.     

斜角板与等腰梯形板弯曲问题的康托洛维奇法

1.概述康托洛维奇、克雷洛夫提出了康托洛维奇法的近似变分法,用来处理多变量函数的泛函变分问题,钱伟长对于康氏法很为注意,理论与算例较为丰富,叙述颇为详细,胡海昌介绍了康氏法,并在平面应力问题及矩形板弯曲问题,推导了有限条解法,方法是新颖的,必须指出,在条的长度方向采用常微分方程解法会比Y.K.Cheung采用振动梁函数解法要精确,康氏法在力学解法中占有重要地位, 各     

基于无网格法的非均匀弹性地基上变厚度加筋板弯曲与固有频率分析

采用基于移动最小二乘近似的无网格方法并结合一阶剪切变形理论,分析了非均匀弹性地基上变厚度加筋板的弯曲和固有频率问题.首先,用节点对变厚度板和筋条分别进行离散,导出变厚度板和筋条的势能;其次,利用筋条与变厚度板之间的位移协调条件将筋条的节点参数转换为板的节点参数,再将两者的势能进行叠加得到变厚度加筋板的总势能,并根据能量法得到其动能;最后,利用最小势能原理及Hamilton原理分别得到弯曲控制方程与振动控制方程.由于采用的方法不能直接施加位移边界,故采用完全转换法处理位移边界.本文先计算变厚度板的弯曲及非均匀弹性地基板的固有频率,与文献对比验证方法的有效性;然后对非均匀弹性地基上变厚度加筋板弯曲与 自由振动进行了计算,并将计算结果与有限元结果进行了对比.结果表明,本文方法计算所得结果与文献解及有限元结果之间的误差均小于5％,验证了该方法在计算非均匀弹性地基上变厚度加筋板弯曲与固有频率问题的有效性.     

基于厚板理论分析深水域中弹性浮板的水波响应

基于线性水波理论和Mindlin厚板动力学理论,采用Wiener-Hopf 方法,研究了不同水深水面上弹性浮板在不同入射波数水波作用下的动力学响应问题。首先推导了无限深水域中弹性浮板水波响应的解析解,并将本文分析计算结果与采用其他方法(经典薄板理论)得到的计算结果进行了对比和分析;其次,采用本文方法研究了大型浮板在三种入射波数的水波作用下动弯矩幅值的分布情况;最后,根据其他文献的方法计算了不同水深(有限水深)情况下浮板的动响应,并与本文的计算结果进行了对比分析。     

长型浮置板轨道隔振系统理论分析(I)——弥散曲线及临界速度

浮置板轨道结构是近年来减振降噪效果最好的轨道结构形式.将整个轨道结构看作一个隔振黑匣子,钢轨与浮置板分别用欧拉梁来模拟,推导动力方程,用傅氏变换将其转换到频率-波数域中,求得系统的弥散方程,并给出轨道结构临界速度计算方法.定义了反映浮置板轨道结构参数的质量比例ξ_(m)、刚度比例ξ_(h)及阻尼比例ξ_(c)等三个系数.在给定实际中板上结构物理参数的条件下,深入讨论了三个比例系数对于系统弥散曲线以及临界速度的影响,进而为浮置板轨道共振频率及临界速度的初步设计提供建议.     

长型浮置板轨道隔振系统理论分析(Ⅰ)——弥散曲线及临界速度

浮置板轨道结构是近年来减振降噪效果最好的轨道结构形式.将整个轨道结构看作一个隔振黑匣子,钢轨与浮置板分别用欧拉梁来模拟,推导动力方程,用傅氏变换将其转换到频率-波数域中,求得系统的弥散方程,并给出轨道结构临界速度计算方法.定义了反映浮置板轨道结构参数的质量比例ξ_(m)、刚度比例ξ_(h)及阻尼比例ξ_(c)等三个系数.在给定实际中板上结构物理参数的条件下,深入讨论了三个比例系数对于系统弥散曲线以及临界速度的影响,进而为浮置板轨道共振频率及临界速度的初步设计提供建议.     

夹层板的屈曲状态

1 引言关于夹层结构的非线性弯曲和屈曲问题的研究已有一些工作,本文根据Reissn-er 假设,首先建立了夹层板的广义变分原理,然后用有限元方法并结合延续算法获得了受压方形夹层板在大范围载荷下的屈曲状态.文中还给出了一种选取初值问题的有效方     

任意变厚度矩形薄板的屈曲和振动

本文采用两步级数展开法获得了任意变厚度矩形薄板的屈曲和振动问题的一般解,并详细研究了四边简支变厚度矩形板的屈曲和振动问题的解.针对两种变厚度板,计算了失稳临界荷载、失稳波形以及基频,并与前人的结果做了比较,分析结果表明本文方法简单收敛快。     

梯形板弯曲问题转换成为常微分方程解法

梯形板与等腰梯形板弯曲问题在不同边界条件下的康托洛维奇解法.将板的位移函数用w(xy)=u(xy)v(y)表示,用泛函及欧拉方程得到变系数常微分方程.用无因次欧拉置换法 ...     

功能梯度板的非线性动力分析

非线性材料功能梯度板件的动力分析是属于在数学方程上同时具有变系数、非线性、非定常特征的固体力学问题.文中首先将问题的变系数非线性偏微分方程组转化为各向异性常系数非线性常微分方程,然后用小参数法求得解析解,适用于各种形状、边界及功能梯度分布的板件非线性弹性振动分析.     

应变梯度Mindlin板边值问题的讨论

实验和分子动力学计算结果表明, 当材料/结构的特征尺寸降为微纳米量级时, 他们将表现出明显的尺度效应, 因此能否建立精确表征其力学行为的连续介质力学模型具有重要的理论和现实意义. 尽管现有文献对非经典Mindlin板的力学行为进行了大量研究, 但该模型的变分自洽的边值问题是近年来未攻克的科学问题之一. 基于简化的应变梯度理论给出了各向同性Mindlin板应变能的表达式, 通过变分原理和张量分析, 得到了Mindlin板变分自洽的边值问题及其对应角点条件的位移微分表达式. 本文Mindlin板模型的边值问题可退化为相应的Timoshenko梁和Kirchhoff板模型的边值问题, 验证了本文结果的有效性. 研究结果发现, 该Mindlin板模型的控制方程是一个解耦后横向振动具有12阶的偏微分方程, 因此需要每个板边提供6个边界条件. 角点条件由双应力(double stress)产生, 并与经典的剪力、弯矩和扭矩沿截面的法向梯度有关. 本文首次澄清了应变梯度Mindlin板存在角点条件这一事实, 所得的变分结果有望为其有限元法和伽辽金法等数值方法提供理论依据.      

厚板的高阶剪切变形理论研究

已有多种厚板理论和高阶剪切变形模型,但仍需要进一步研究以更加完善.首先根据平均转角及上下表面剪应力自由这两个条件,提出了具有统一高阶剪切变形模型的中面位移模式,并将之表示为正交分解形式.根据正交特性,定义了板的广义应力;运用板问题应变能密度表示的等价性,提出了与广义应力功共轭的广义应变表示形式,建立了板的本构关系.证明了不同转角定义时虚功原理板理论表示的客观性,以及与三维弹性理论表示的等价性.运用虚功原理,建立了变分自洽的高阶厚板理论和变分渐近的低阶厚板理论,推导了相应的平衡方程及边界条件,分析了与已有板理论的异同.以广义应力形式建立了厚板理论的平衡方程,厘清了不同转角表示时板理论间的关系、低阶厚板理论与高阶厚板理论间的关系以及剪切系数计算等若干基本问题.对圣维南扭转问题的求解证明了该理论的正确性.      

基于高阶剪切变形理论的四边形求积元板单元及其应用

近年来由各类新型复合材料或功能梯度材料构成的板结构在工程领域得到了广泛应用,其显著特点是材料性能沿板厚变化.为合理考虑横向剪切应变,许多学者基于Reddy高阶剪切变形理论,构建了不同的有限元单元对该类板结构进行分析,但其中满足$C^{1}$连续条件的单元相对较少.本文基于Reddy高阶剪切变形理论,采用求积元方法,建立了$C^{1}$连续的四边形板单元.利用该单元对均质材料、复合材料、功能梯度材料构成的等厚度矩形板、变厚度矩形板及等厚度斜板的线弹性弯曲和自由振动问题进行了计算分析,并与现有文献中的相应计算结果进行了对比.研究表明:基于高阶剪切变形理论的四边形求积元板单元具有较高的计算效率和良好的适应性,文中各类材料构成的等变厚度矩形板及等厚度斜板均只需1个单元即可得到理想的计算结果.对于等/变厚度矩形板,可仅使用9$\times$9个积分点,而对于等厚度斜板,随着斜角的增大,所需积分点的数目逐渐增多至15$\times $15.该四边形求积元板单元可进一步用于新型复合材料板的非线性分析.      

变厚度圆板的轴对称弯曲

文[1]提出了一个求解变厚度矩形板的稳定与振动问题的有限板条法。本文利用这个思想,把它推广到求解任意支承的变厚度圆板和环板的轴对称问题中去。文中导出了环板元的传递矩阵和节线的相关矩阵。在计算过程中矩阵迁移同样是从两端同时向中间节线延伸,这样既简便又迅速。无论离散化的板元有多少块,最后只需解一个二元一次代数方程组。     

冷却塔环形基础板的平面应力分析

本文研究了冷却塔的基础环板在水平力作用下的应力分布状况,用弹性反力系数K模拟地基土在水平向的弹性性态,求得了问题的幂级数形式的解。本文探讨了基础环板内的应力分布与地基土的剪切弹性模量及基础板的杨氏弹性模量之间的关系。     

柔韧构件研究在中国的进展

薄板大挠度方程是von Kármán首先提出来的。1939年von Kármán和钱学森又首先对薄壳屈曲问题提出一个重要结论,即薄壳的屈曲现象是一个非线性现象。由于近代工业的要求(如航空、航天、仪表元件等),使得这类问题引起人们的极大注意。板与壳的大挠度问题的基本方程是非线性方程,在数学上存在的困难很大,如何求解这些方程便成为这类问题的关键。好多年来,人们企图从各种直接近似解或将方程简化为线性方程组      

Zienkiewicz薄板单元的数值流形法实现

Zienkiewicz薄板单元是最早出现的板单元,因节点参数简单,所以在70年代之前曾起过重要作用;但同时它又是非协调的,仅对由三组间距相等的平行直线所形成的网格才能满足分片检验,这限制了这一单元的应用.因此,先后有不少学者对其进行过改进,使其能对任意形状的网格收敛.考虑到数值流形元法(NMM)总是用最佳质量的数学网格来进行逼近,本文尝试用NMM来解决Zienkiewicz单元的网格依赖问题.基于板的最小势能原理,提出了适用于NMM的混合变分提法,然后利用有解析解的椭圆板问题对方法进行了验证.本文所提出的方法,还可被用于其他类型的非协调单元的改造.     

解各种支承下的变厚度矩形板

文献提出了一个关于变厚度矩形板问题的解法,不过它只适用于板有两条对边是简支的情况.本文利用梁屈曲的本征函数作为板挠曲函数的展开式,考虑这类函数的拟正交性质,推广了文献的结果,使它能够进一步求解两条对边任意支承(自由边和弹性支承边除外)的变厚度矩形板问题.文中实例表明这个方法比某些方法计算简便,特别是对于分析析的稳定和自然振动问题,得到了满意的结果.