基于MATLAB的悬臂梁大变形分析

主要研究悬臂梁大变形的挠度求解问题.通过推导悬臂梁自由端受集中力时的绕曲线方程,得出一种较为简便的大变形问题求解方法.编写程序利用黎曼积分配合二分法迭代出解,并和传统小变形解法进行了比较.同时,利用ANSYS软件建模证明了本文方法在一定范围的正确性.     

海洋管线在有摩擦的弹性地基上铺设时的大变形分析

本文在[1]文献的基础上,进一步考虑了地基的弹性变形和摩擦的影响,分析和计算了海洋管线在铺设工况下的大变形.文中采用奇异摄动技术和幂级数解相结合,并针对几种不同的地基模型,提出了含二参数和四参数两类非线性方程组的迭代格式,成功地求得了问题的解.     

振动问题中具有慢变系数的二阶线性齐次微分方程的一种解法

本文提出一个求振动问题中具有慢变系数的二阶线性齐次微分方程的一级近似解的方法.得到了十分简洁的公式解.其特殊情况和 Imai 的解相符合。     

用牛角芯棒推制弯管的塑性分析

采用牛角芯棒推制弯管,是一项有效的塑性成型技术.本文在总结实验资料的基础上建立了用于分析此类问题的力学模型,经对变形速度场作了某些假定后把问题化成了一个典型的Goursat问题,并用逐次逼近法求得了解答.Swift的直锥管塑性解是本文的特殊情形.文中对一种典型的牛角芯棒作了数值计算,所得结果与实验符合较好.在此基础上提出了一些有用的近似公式.本文的结果对于分析弯管推制的机理以及其他有意义的理论问题提供了一个基础,对于弯管推制的设计也有参考价值.     

带圆孔无限大受拉板的变形扰动磁场

利用磁弹性耦合问题的线性化理论,采用分离变量方法对带圆孔的无限大板在受拉应力和横向磁场共同作用下的变形扰动磁场进行了求解,得到了变形引致的扰动磁场的解析解,并对其强度量级和分布情况进行了讨论.结果表明,变形扰动磁场场强与外力成正比;与无变形磁场强度相比,变形扰动磁场小3个量级,但波峰波谷数目增加,且在圆孔边界径向扰动磁场强度迅速衰减.     

一维正方准晶椭圆孔口平面弹性问题的解析解

利用复变方法,引入广义保角映射,研究了一维正方准晶中具有椭圆孔口的平面弹性问题,给出了各应力分量的复变表示,并在特殊情况下转化为Griffith裂纹,得到该裂纹尖端处的应力强度因子的解析解.当准晶体的对称性增加时,正方准晶椭圆孔口平面弹性问题退化为一维四方准晶中具有椭圆孔口的平面弹性问题,同样在特殊情况下转化为Griffith裂纹,得到裂纹尖端处的应力强度因子的解析解.     

基于level set的Eulerian-Lagrangian耦合方法及其应用

提出了一种基于水平集的Eulerian-Lagrangian耦合方法,其中Lagrangian方法采用相容显式有限元拉氏方法,Eulerian方法采用基于近似Riemann解的有限体积Eulerian方法,多介质界面处理采用新的水平集和Ghost方法计算. 给出了若干数值算例,包括激波管问题以及金属和气体的运动界面及其大变形问题,并分别与精确解和相容显式有限元拉氏方法的计算结果进行了对比. 数值结果表明,该方法计算结果正确,精度较高,能够准确捕捉物质界面,适用于处理大变形问题.      

薄圆板的后屈曲响应及圆形脱层的能量释放率

研究了薄圆板及圆形脱层薄膜的轴对称后屈曲问题,并首次研究了轴对称后屈曲变形之后的二次非轴对称分叉屈曲问题.采用幂级数展开的方法,结合应用傅立叶级数得出非线性及非轴对称问题方程的解.并由此计算了圆形脱层薄膜与上述后屈曲变形的两个阶段对应的能量释放率.     

基于有限变形理论的数值流形方法研究

原有数值流形方法通过积累每一时步的小变形而得到结构最终的大变形,然而,当结构发生大变形、大转动时往往产生较大计算误差. 针对该问题,从动量守恒方程以及应力边界条件的积分弱形式出发,引入流形方法的插值函数,建立了基于有限变形理论的数值流形方法. 通过对比改进前后流形方法的计算迭代格式,指出了原有流形方法计算大变形问题时的误差来源. 最后,通过大变形悬臂梁和旋转块体算例对有限变形流形方法进行了验证. 数值结果表明,改进后的流形方法能够很好地处理大变形大转动问题,消除了转动所带来的计算误差,其计算结果与解析解及ABAQUS 软件求得的数值解相吻合.      

基于有限变形理论的数值流形方法研究简

原有数值流形方法通过积累每一时步的小变形而得到结构最终的大变形,然而,当结构发生大变形、大转动时往往产生较大计算误差. 针对该问题,从动量守恒方程以及应力边界条件的积分弱形式出发,引入流形方法的插值函数,建立了基于有限变形理论的数值流形方法. 通过对比改进前后流形方法的计算迭代格式,指出了原有流形方法计算大变形问题时的误差来源. 最后,通过大变形悬臂梁和旋转块体算例对有限变形流形方法进行了验证. 数值结果表明,改进后的流形方法能够很好地处理大变形大转动问题,消除了转动所带来的计算误差,其计算结果与解析解及ABAQUS 软件求得的数值解相吻合.     

等双向拉伸的无限大薄板中圆孔周围应力的弹塑性分析

1.前言 1960年Budiansky B.在小变形范围内,对等双向拉伸的无限大薄板中圆孔周围的弹塑性应力进行了研究,但是仅得出当载荷无限大时圆孔周围的应力分布和应力集中系数。对于一般载荷作用的情形,没有得出解析解的具体公式,1975年ShikawaH.J.在相同条件下对这一问题的解析解进行了探讨,但其解仅是渐近解,因为用弹性解作为第一次近似解代入基本方程进行叠代,一次就能得出他的解答,其解与本文解的比较在图1可见,当载荷较小时,例如P=0.1б_s时两个解完全重合,相对误差为零。     

功能梯度中厚圆/环板轴对称弯曲问题的解析解

基于一阶剪切变形板理论，导出了热/机载荷作用下，位移形式的功能梯度 中厚圆/环板轴对称弯曲问题的控制方程，获得了问题的位移和内力的一般解析解. 作为特 例，分别研究了边缘径向固定和可动的夹紧和简支的4种实心功能梯度圆板，给出了它们的 解，并分析了热/机载荷作用下解的形态，讨论了横向剪切变形、材料梯度常数和边界条件， 对板的轴对称弯曲行为的影响.     

橡胶圆柱体的平面外剪切变形分析

利用Gao Y C给出的一类不可压缩的应变能函数,分析了不均匀橡胶圆柱体受平面外剪切变形问题.通过平面外剪切变形问题的变形模式,并结合应力和位移的边界条件以及界面连续条件得到了位移场和应力场在瞬时构型中的解析解,并讨论了材料的不均匀性对位移场及应力场分布的影响.结果表明:不均匀模型可以方便地退化成均匀模型;橡胶圆柱体的不均匀性对位移场和应力场的分布有着重要影响.     

功能梯度截顶圆锥壳的热弹性弯曲精确解

研究了功能梯度材料截顶圆锥壳在横向机械载荷与非均匀热载荷同时作用下的变形问题. 基于经典线性壳体理论推导出了以横向剪力和中面转角为基本未知量的功能梯度薄圆锥壳轴对称变形的混合型控制方程. 假设功能梯度圆锥壳的材料性质为沿厚度方向按照幂函数连续变化的形式. 然后采用解析方法求解,得到了问题的精确解. 分别就两端简支和两端固支边界条件,给出了圆锥壳的变形随其载荷、材料参数等变化的特征关系曲线,重点分析和讨论了载荷参数与材料梯度变化参数对变形的影响.      

矩形扁壳弯曲问题的一般解

本文建立了四边挠度为零的矩形扁壳弹性弯曲问题的一般解析解.以四边位移为零的固支矩形扁壳为例求解了对称变形问题。     

流变岩体中让压支护作用下隧道力学行为研究

高地应力深埋软岩隧道大变形问题已成为隧道工程建设领域的突出难题. 根据高地应力深埋软岩隧道的变形特征, 基于"围岩能量吸收、变形释放"的让压支护是解决软岩隧道大变形问题的有效方法. 针对流变岩体中深埋圆形隧道在让压支护作用下的力学响应问题, 通过引入分数阶微积分理论, 采用Abel黏壶元件建立了改进的分数阶Burgers蠕变模型来表征围岩的时效变形. 此外, 通过在让压支护不同变形阶段引入刚度修正系数, 克服了传统支护未能考虑围岩变形释放的问题. 据此, 本文推导了在考虑支护延迟安装影响下, 不同变形阶段围岩与让压支护相互作用的解析解. 为了验证理论研究的正确性, 对一算例进行了不同解答及工程结果的比对, 吻合较好. 最后, 参数研究结果表明: 围岩与让压支护间的相互作用受蠕变本构模型分数阶阶数影响较大. 隧道的位移或支护压力与让压位移、支护刚度修正系数间存在线性比例关系, 但由于刚度修正系数仅保持在较小的变化范围内, 隧道的位移或支护压力变化并不显著.      

地基变形计算的修正Flamant解

针对地表分布载荷作用下地基变形的半平面问题,利用对称化方法对Flamant位移解答进行修正,得到有限深度底部光滑刚性支撑的地基位移的精确解.该解与相同条件下的有限元数值计算结果基本一致.修正解与原解的对比表明,两者差异较大;但当基点距离载荷较近时,两者所得到的地表附近的相对沉陷分布形式和大小差别不大.     

功能梯度材料扁锥壳的热弹性大变形分析

研究了功能梯度材料扁薄锥壳在横向非均匀升温场中的几何非线性大变形问题.基于von Kármán几何非线性理论推导出了以中面位移为基本未知量的功能梯度扁薄锥壳在横向非均匀热载荷作用下的轴对称大挠度控制方程.采用打靶法数值求解所得非线性常微分方程边值问题,得到了锥壳的大挠度弯曲变形数值解.给出了锥壳的变形与其形状参数、载荷和材料参数等变化的特征关系曲线,分析和讨论了温度参数和材料梯度变化参数对变形的影响.     

含球形空腔或刚性夹杂的中厚圆板在弯曲变形时的弹性场

本文将空间轴对称问题的Папковиц-Neuber通解用复变量广义解析函数表示,推导出用复变函数法求解空间轴对称问题的基本公式,并以此为工具求得了含球形空腔或刚性夹杂的中厚圆板在轴对称弯曲变形时的完全解.     

细环壳钱伟长方程的精确解

1979年钱伟长对细环壳进行了非常系统的研究,推导出一个细环壳复变量方程,并给出了一个用连分式表达的级数精确解,但没有提及这个级数解是否可以化成为已知的特殊函数.本文利用一个线性变换,把细环壳的钱伟长方程变换成Mathieu方程,用Mathieu函数表示了问题的解,这样就把钱伟长的连分式解与Mathieu函数联系了起来.由于Mathieu函数是已知的特殊函数,这里的工作可为今后有关的细环壳具体计算带来方便.