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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 201 毫秒
1.
半无限长梁承受恒定弯矩作用后, 如果自由端的初始弯矩突然释放, 将在梁中激发出一列卸载弯曲应力波. 采用铁木辛柯梁和瑞利梁来研究突然卸载所激发出的弯曲波的传播特征. 利用拉普拉斯变换方法进行分析, 首先推导出铁木辛柯梁和瑞利梁中的卸载弯曲波的像函数解析解, 采用数值反变换方法给出了时域上波传播的响应解, 并研究了梁中各点的横向位移、弯矩和剪力随时间的变化规律. 计算结果表明: 与简化的欧拉梁不同, 旋转惯性的引入使铁木辛柯梁和瑞利梁中的弯曲波传播具有强烈的局部化效应, 特别是梁中各点经历的弯矩变化, 和其距离自由端的位置相关, 不同时刻的弯矩峰值大小不同;瑞利梁中离自由端不同距离各点的峰值弯矩先增大后降低, 最后达到一个渐近值;铁木辛柯梁中各点的峰值弯矩总体上随着时间单调增大到同一个渐近值, 该渐近值与欧拉梁中的峰值弯矩值相同, 均为1.43.切应力效应的引入进一步降低了铁木辛柯梁中卸载弯曲波的波速, 同时也使得铁木辛柯梁中弯矩峰值的最大值小于瑞利梁中的最大值. 对于脆性细长梁的纯弯曲断裂, 铁木辛柯梁可以较好地预测二次断裂的发生位置, 相应的碎片尺寸约为7倍梁横截面厚度.   相似文献   

2.
研究高次杆单元和梁单元的节点位移精度问题.首先求出一端固支均匀杆和悬臂梁在任意次多项式形式分布载荷作用下的位移精确解,然后用二次杆单元、五次欧拉梁单元和三次铁木辛柯梁单元求得了节点位移.通过比较有限元解与精确解以及利用静力凝聚方法,发现一次以上杆单元、三次以上欧拉梁单元以及三次以上铁木辛柯梁单元都可以给出精确的端点位移.  相似文献   

3.
研究高次杆单元和梁单元的节点位移精度问题.首先求出一端固支均匀杆和悬臂梁在任意次多项式形式分布载荷作用下的位移精确解,然后用二次杆单元、五次欧拉梁单元和三次铁木辛柯梁单元求得了节点位移.通过比较有限元解与精确解以及利用静力凝聚方法,发现一次以上杆单元、三次以上欧拉梁单元以及三次以上铁木辛柯梁单元都可以给出精确的端点位移.  相似文献   

4.
通过铁木辛柯梁理论分析了反向均布表面剪应力——等效均匀分布力偶作用下的等截面均质细长梁挠度和应力分布规律,并与有限元法的计算结果对比发现:当边界条件中剪力不为零时,弯曲挠度和正应力分析必须考虑剪力的影响,即Euler梁理论不能满足分析的要求;若存在剪力为零边界时,可使用Euler梁分析弯曲挠度和正应力;剪应力分布向通常规律一样,仍沿高度方向呈抛物线分布,即使对于剪力为零的横截面也可能存在剪应力,这是由于表面剪应力的影响使得梁的上下表面存在剪应力,并且剪应力在横截面内正负可以发生变化。  相似文献   

5.
一类多孔固体的等效偶应力动力学梁模型   总被引:1,自引:0,他引:1  
苏文政  刘书田 《力学学报》2016,48(1):111-126
一维多孔固体结构可采用等效连续介质梁模型来研究其动力学行为. 当类梁结构的高度尺寸和多孔固体单胞结构尺寸相近时,等效模型的力学行为会产生尺寸效应现象. 等效经典模型由于不包含尺度参数而无法描述尺寸相关特点,而广义连续介质力学模型则可以准确地考虑尺寸效应的影响. 基于偶应力理论,对一类单胞含有圆形孔洞的周期性多孔固体类梁结构,给出了分析其横向自由振动的等效连续介质铁木辛柯梁模型. 通过对单胞分析,在应变能等价和几何平均的意义下,定义了等效偶应力介质的材料常数. 利用已有的材料常数,推导了等效铁木辛柯梁的动力学微分方程. 将实际多孔固体结构进行完全的动力学有限元离散计算,所获得的解作为精确解以检验等效梁模型所获得的频率和振型的精度. 振型的比较借助于模态置信准则矩阵方法. 大量算例表明,等效偶应力铁木辛柯梁模型在频率和振型两方面均具有较高的计算精度. 重点研究了单胞孔径的相对大小、类梁结构高度与单胞尺寸比以及类梁结构长高比对等效梁模型精度的影响. 在此基础上,偏保守地建议了多孔固体类梁结构自振分析方法.   相似文献   

6.
 讨论了材料力学经典梁理论与考虑横向剪切变形的铁摩辛柯梁理论分析接触问题的精度. 通 过计入横向拉压变形效应改进铁摩辛柯梁理论, 获得了与完全三维分析吻合很好的结果. 对 于细长梁, 如果仅计算提起段高度, 经典梁理论已经有足够的精度; 如果计算悬空段长度, 需要采用铁摩辛柯梁理论; 如果计算接触应力, 则需要考虑横向剪切和拉压变形效应, 采用 修正的铁摩辛柯梁理论.  相似文献   

7.
众多微尺度实验已经证实了一些材料在微纳尺度下的力学行为具有尺寸效应.这种现象采用经典的弹性理论无法得到合理的解释,因而需要新的理论,修正偶应力理论就是其中一种.采用修正偶应力理论研究微纳尺度下两端自由铁木辛柯双层梁受热载荷后的弯曲响应,考虑两层之间存在弱界面.获得了梁的挠度、曲率以及界面剪力等表达式,并与经典弹性力学的结果进行了比较.通过分析计算可知,采用修正偶应力理论可预测微纳尺度下双层梁的尺寸效应,而当梁的特征尺寸远大于其材料的内禀尺度时,则与经典理论的结果一致.  相似文献   

8.
本文基于哈密顿变分原理和非局部连续介质弹性理论,建立了新型非局部铁木辛柯梁模型(ANT),推导了碳纳米管的ANT弯曲平衡方程以及两端简支梁、悬臂梁和简直-固定梁的边界条件表达式,分析了剪切变形效应和非局部微观尺度效应对碳纳米管(CNT)弯曲特性的影响.数值计算结果显示,碳纳米管的弯曲刚度随着小尺度效应的增强而升高.其次,这种小尺度效应对自由端受集中力的悬臂梁碳纳米管有明显作用,其刚度变化规律和其它约束条件的碳纳米管一样,这一点是ANT模型区别于普通非局部纳米梁模型的主要特点.经分子动力学模拟验证,ANT模型是合理分析碳纳米管力学特性的有效方法.  相似文献   

9.
SMA纤维混杂层合梁的材料阻尼   总被引:2,自引:1,他引:1  
研究一类由形状记忆合金(SMA)和普通纤维混杂而成的层合梁的阻尼特性,基于最大应变能理论提出SAM混杂层合梁的等效材料阻尼预测的数学模型,其中,单层材料的弹性性能和阻尼性能分别采用多胞模型及其阻尼细观力学分析模型确定,利用正交各向异性层合梁的铁木辛柯理论分析梁的变形,通过数值算例分析了SMA含量,纤维铺设角对梁的等效阻尼比的影响。  相似文献   

10.
龚克 《江苏力学》1996,(11):100-107
经典的梁板弯曲理论由于未考虑横向剪切变形的影响而只能适用于细长梁和薄板,传统的多广义位移的深梁理论和中厚板理论由于忽视了转角与挠度之间的内在关系而只能适用于短粗梁和中厚板。  相似文献   

11.
This study applies two analytical approaches, Laplace transform and normal mode methods, to investigate the dynamic transient response of a cantilever Timoshenko beam subjected to impact forces. Explicit solutions for the normal mode method and the Laplace transform method are presented. The Durbin method is used to perform the Laplace inverse transformation, and numerical results based on these two approaches are compared. The comparison indicates that the normal mode method is more efficient than the Laplace transform method in the transient response analysis of a cantilever Timoshenko beam, whereas the Laplace transform method is more appropriate than the normal mode method when analyzing the complicated multi-span Timoshenko beam. Furthermore, a three-dimensional finite element cantilever beam model is implemented. The results are compared with the transient responses for displacement, normal stress, shear stress, and the resonant frequencies of a Timoshenko beam and Bernoulli–Euler beam theories. The transient displacement response for a cantilever beam can be appropriately evaluated using the Timoshenko beam theory if the slender ratio is greater than 10 or using the Bernoulli–Euler beam theory if the slender ratio is greater than 100. Moreover, the resonant frequency of a cantilever beam can be accurately determined by the Timoshenko beam theory if the slender ratio is greater than 100 or by the Bernoulli–Euler beam theory if the slender ratio is greater than 400.  相似文献   

12.
The dynamic transient responses of a simply-supported Timoshenko beam subjected to an impact force are investigated by two theoretical approaches – ray and normal mode methods. The mathematical methodology proposed in this study for the ray method enable us to construct the solution for the interior source problem and to extend to solve the complicated problem for the multi span of the Timoshenko beam. Numerical results based on these two approaches are compared. The comparison in this study indicates that the normal mode method is more computationally efficient than the ray method except for very short time after the impact. The long-time transient responses are easily calculated using the normal mode method. It is shown that the average long-time transient response converges to the corresponding static value. The Timoshenko beam theory is more accurate than the Bernoulli–Euler beam theory because it includes shear and rotary inertia. This study also provides the slender ratio for which the Bernoulli–Euler beam can be used for the transient-response analysis of the displacement. Moreover, the resonant frequencies obtained from finite element calculation based on the three-dimensional model are compared with the results calculated using the Timoshenko beam and Bernoulli–Euler beam theories. It is noted in this study that the resonant frequency can be accurately determined by the Timoshenko beam theory if the slender ratio is larger than 100, and by the Bernoulli–Euler beam theory if the slender ratio is larger than 400.  相似文献   

13.
针对均布力偶作用下两端固支欧拉梁挠度为零的状态, 通过欧拉梁挠度的四 阶微分方程分析欧拉梁挠度为零的本质. 再考虑6种边界下均布力偶作用下的欧拉梁, 发现 边界条件中剪力是否为零起决定性作用.  相似文献   

14.
复合材料叠层梁和金属梁的固有振动特性   总被引:3,自引:0,他引:3  
对根据三种梁理论得到的金属梁和复合材料叠层梁的固有振动特性进行了对比性的研究对常用的三种梁理论在弹性碰撞分析中的应用进行了分析和比较  相似文献   

15.
In this work the static stability of the uniform Timoshenko column in presence of multiple cracks, subjected to tensile or compressive loads, is analyzed. The governing differential equations are formulated by modeling the cracks as concentrated reductions of the flexural stiffness, accomplished by the use of Dirac’s delta distributions. The adopted model has allowed the derivation of the exact buckling modes and the corresponding buckling load equations of the Timoshenko multi-cracked column, as a function of four integration constant only, which are derived simply by enforcing the end boundary conditions, irrespective of the number of concentrated damage. Since shear deformability has been taken into account, the buckling load equation allows capturing both compressive and tensile buckling. The latter phenomenon has been recently investigated with reference to rubber bearing isolators, modeled as short beams, but it has been shown to occur also in slender beams characterized by high distributed shear deformation, like composite and layered beams. The influence of multiple concentrated cracks on the stability of shear deformable beams, particularly under the action of tensile loads, has never been assessed in the literature and is here addressed on the basis of an extensive parametric analysis. All the reported results have been compared with the Euler multi-cracked column in order to highlight its limits of applicability.  相似文献   

16.
深梁理论的研究现状与工程应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
综述了深梁理论、截面剪切修正系数计算理论、深梁线性与几何非线性有限元、深梁材料非线性分析、深梁振动理论、深梁稳定理论、箱梁结构分析中弯曲、剪力滞、畸变分析时考虑剪切变形影响的计算理论、钢腹板桥梁考虑剪切变形的研究成果、弹性地基深梁、深梁理论在工程结构中的应用等. 提出了杆系结构的静力、振动和稳定分析方法都可用Timoshenko 深梁理论进行重建和重写.  相似文献   

17.
Timoshenko固端梁特征值问题近似计算方法   总被引:3,自引:2,他引:3  
利用模态摄动法将Timoshenko梁特征值问题的求解转化为一组非线性代数方程组的求解,不仅可以简化计算过程,而且计算结果具有较高的精度,对同一类问题具有适用性。通过算例,计算了在不同长细比条件下,剪切变形和转动惯量对固端梁的各阶主频率的影响。  相似文献   

18.
工程结构的随机特征问题研究及其在梁结构中的应用   总被引:4,自引:0,他引:4  
采用子结构模态综合和摄动随机有限元相结合求解工程结构的随机特征问题。为求出随机特征对的方差,借助于模态截断概念推出诸特征值与特征向量对随机变量的偏导数。以染结构为典型算法,定量研究了子结构动模态的选取个数与随机特征对的计算精度间关系,以梁的长细比首次确定使用Timoshenko梁和Euler-Bernoulli梁两模型求解梁类工程结构随机特征问题的适用范围。  相似文献   

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