圆截面杆在曲线井中的屈曲问题

本文研究了线弹性的圆截面压杆在刚性井壁的曲线井中的屈曲问题。压杆两端为铰支，杆和井壁之间的摩擦力忽略不计，失稳前假设压杆位于曲线井的较低侧。分析了压杆屈曲时的几何变形条件，导出了压杆的曲率，变形能和各项外力势的表达式，用最小势能原理导出压杆失稳的微分方程和边界条件。引入梁单元，用有限单元法求得了压杆失稳时的临界压力和杆轴线状态。结果显示，临界压力随着压杆自重和曲线井半径的增加而增加。自重为零时，杆轴线为半个正弦曲线；自重不为零时，杆轴线为振荡的曲线，且振荡主要集中在压杆顶部。     

工程中两个杆柱稳定性问题分析

分析了考虑自重的压杆和具有内压的圆筒压杆的稳定性问题，确定了两种压杆的临界压力计算公式，并分别计算分析了自重和筒中内压对临界压力的影响。     

用功、能增量方法研究压杆跳跃性屈曲

在微弯杆件平衡位置作准静态位移时，以任一点处的状态为参考态，建立的平衡位置有微位移时，用功、能增量平衡关系，可以直接导得相应突变模型的平衡方程来对杆跳跃式屈曲行为进行分析，该研究途径也可用于其他弹性体跳跃式屈曲问题。     

求解钢压杆极限承载力的有限条塑性系数增量初应力法

本文提出了有限条塑性系数增量初应力法，用于分析钢压杆的弹塑性稳定极限承载力，该法采用分级加载，用有限条法建立结构的增量平衡方程；在塑性范围，引入截面的塑性系数对弹性刚度进行折减得到结构的弹性刚度矩阵；用修正的Ｎｅｗｔｏ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法迭代求解，数值结果表明，本法效率较高，与钢压杆试验结果吻合良好，可以考虑残余应力和载荷偏心的影响，可望实现大型超静定结构的极限载力分析。     

Biot平面固结分析的流形单元法

基于数值流形方法和有限覆盖技术,提出了适用于Biot固结分析的三节点平面协调流形元。由于土骨架位移和孔隙水压力的节点覆盖函数(Lagrange插值函数)阶次可分别任意选择,该单元是一组满足位移和孔压插值阶次不同且所有节点具有相同自由度数的新型u-p混合模式单元,并且更加方便编程。数值分析表明,位移和孔压的节点覆盖函数阶次分别取一次和零次的流形单元(T1-0)是该组单元中最为有效的。与等价四边形等参元相比,T1-0流形元能给出精度更高的初期孔压和位移。     

基于单位分解法的无网格数值流形方法

在数值流形方法和单位分解法的基础上，提出了无网格数值流形方法. 无网格数值流形 方法在分析时采用了双重覆盖系统，即数学覆盖和物理覆盖. 数学覆盖提供的节点形成求解 域的有限覆盖和单位分解函数；而物理覆盖描述问题的几何区域及其域内不连续性. 与原有 的数值流形方法相比，无网格数值流形方法的数学覆盖形状更加灵活，可以用一系列节点的 影响域来建立数学覆盖和单位分解函数，具有无网格方法的特性，从而摆脱了传统的数值流 形方法中网格所带来的困难. 与无网格方法相比，由于采用了有限覆盖技术，试函数的构造 不受域内不连续的影响，克服了原有的无网格方法在处理不连续问题时所遇到的困难. 详细推导了无网格数值流形方法的试函数和求解方程，最后给出了算例，验证了该方法的正 确性.     

测量压杆临界压力的理论与实验

从细长压杆临界压力的定义出发，分析了实验测定压杆临界压力的困难，阐述了用振动方法测量细长压杆临界压力的理论，介绍了在轴向拉力和压力状态下用振动方法测量压杆临界压力的实验，并与材料力学中通常的压杆稳定实验------测量压溃载荷的实验进行了比较,得出结论：用振动方法可以比较准确地测得细长压杆的临界压力.     

细长压杆屈曲实验平台设计及其在实验教学中的应用

实验教学是培养工科大学生实践和创新能力的重要手段,如何在有限的实验条件下开展丰富的教学实验、关联更多的理论知识点是力学实验亟需解决的问题。本文以材料力学中常见的压杆屈曲问题为例,构建了压杆屈曲实验平台,主要包括压杆屈曲实验和力学仿真两个模块,通过压杆屈曲实验案例展示了该平台用于开展教学实验的过程。结果表明,该实验装置可操作性强,学生能够直观地观察到压杆由稳定到正弦屈曲再到螺旋屈曲的全过程,同时能够测试压杆径向位移、应变等多个参数,仿真实验能够在不受时空、设备限制下更直观地实现实验过程的再现和拓展。本实验具有一定的趣味性和专业性,利用教学实验能够激发学生对材料力学的学习兴趣,加强学生对多个关联知识的理解,也能够锻炼学生的动手实践能力。     

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.     

数值流形方法研究及应用进展

基于有限覆盖技术的数值流形方法是一种新的广义的数值方法.该方法的场函数近似原理和有限元、无网格、单位分解等方法相似,但在网格划分、覆盖形式、近似函数等方面有其自身的特点和优势.对该方法近年来在理论研究和应用方面取得的重要进展进行了综述.在理论研究方面, 目前已对不同形式物理覆盖流形单元的性能进行了研究,结果表明流形单元的精度较有限单元高,且提高覆盖函数的阶次能提高单元的精度;同时理论研究已由二维低阶流形方法推广到三维高阶流形方法,由线性流形方法推广到非线性流形方法,由基于能量原理的流形方法推广到基于加权余量的流形方法,非协调流形方法、无网格流形方法等也已开展了研究; 此外,覆盖系统的自动生成、覆盖函数的形式以及边界条件的处理方法等流形方法相关理论的研究也取得了进展.在应用方面,开展了有关岩石破坏和裂纹扩展等非连续变形分析更深入的研究,并已逐步推广到金属塑性变形分析、多孔介质变形分析以及温度场的数值分析等多个领域.针对目前流形方法的研究和应用现状,该文展望了流形方法理论及实现方法的研究方向、及其在计算流体力学、金属成形等大变形问题、多物理场分析等领域的应用前景.      

控制棒驱动机构步跃提升碰撞的动力学建模

控制棒驱动机构(CRDM)在步跃提升时,钩爪部件会与承压壳体上的提升磁极发生面面碰撞。本文基于混合坐标法建立控制棒驱动机构有限元离散的刚-柔耦合动力学方程,用罚函数法计算了钩爪部件与承压壳体之间的碰撞力和应力分布情况。结果表明,刚柔耦合多体方法在仿真小变形碰撞时可以提高计算效率,同时又能达到与有限元方法同等的精度。进一步对碰撞模型不同区域的网格疏密和尺寸大小做了定量分析,得到了降低有限元网格数量的方法,可为工程中碰撞模型的网格划分提供参考。     

The research of longtime dynamic behavior in weakly damped forced KdV equation

I.IntroductionTheKorteweg-deVries(KdV)equationul uu, u.;:=o(l.1)wasinitiallyder1vedasamodelforonedirectionallongwaterwavesofsmal1amplitudepropagatinginachannel.SincetheworkofKorteweganddeVries,ithasbeenshownthatthisequationoccursinalargevarietyofphysicals…     

Stability for manifolds of equilibrium states of fractional generalized Hamiltonian systems

For a fractional generalized Hamiltonian system, in terms of Riesz derivatives, stability theory for the manifolds of equilibrium states is presented. The gradient representation and second order gradient representation of a fractional generalized Hamiltonian system are studied, and the conditions under which the system can be considered as a gradient system and a second order gradient system are given, respectively. Then, equilibrium equations, disturbance equations, and first approximate equations of a fractional generalized Hamiltonian system are obtained. A theorem for the stability of the manifolds of equilibrium states of the general autonomous system is used to a fractional generalized Hamiltonian system, and three propositions on the stability of the manifolds of equilibrium states of the system are investigated. As the special cases of this article, the conditions which a fractional generalized Hamiltonian system can be reduced to a generalized Hamiltonian system, a fractional Hamiltonian system and a Hamiltonian system are given, respectively, and the stability theory for the manifolds of equilibrium states of these systems are obtained. Further, a fractional dynamical system and a fractional Volterra model of the three species groups are given to illustrate the method and results of the application. Finally, by using the method in this paper, we construct a new kind of fractional dynamical model, i.e. the fractional Hénon–Heiles model, and we study its stability of the manifolds of equilibrium states.     

自适应分析在确定裂纹尖端塑性区中的应用

在分析裂纹扩展及材料强度时对塑性区的估算是很重要的,本文提出采用自适应有限元分析来确定裂纹尖端塑性区的方法,计算结果表明这种方法通过网格自动加密能够有效地跟踪出弹塑性的交界面。     

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利用有限元软件,通过对撑竿跳高过程的大变形动力学数值模拟,得到了不同材料 撑竿的变形过程、跳高成绩,以及能量的转化效率指标. 通过截面尺寸设计,预测了不同材 料撑竿所能达到的最大高度. 最后以布勃卡的体能参数为标准,为其设计能越过最大高度的 等截面和变截面碳纤维复合材料撑竿.     

Numerical analysis and accurate computation of heteroclinic orbits in the case of center manifolds

In earlier papers (see the preceding paper and the references there), Doedel and the author have developed a numerical method for the computation of branches of heteroclinic orbits for a system of autonomous ordinary differential equations in ⁿ in the case that the solution approaches the fixed points exponentially. The idea of the method is to reduce a boundary value problem on the real line to a boundary value problem on a finite interval by using linear approximation of the unstable and stable manifolds. Using the fact that the linearized operator of the problem is Fredholm in Banach spaces with exponential weights, the authors employed the general theory of approximation of nonlinear problems to show that the errors in the approximate solution decay exponentially with the length of the approximating interval. In this paper we extend the analysis in the preceding paper to the case of center manifolds which requires the refinement of the analysis in the preceding paper. The algorithm is applied to a model problem: the DC Josephson Junction. Computations are done using the software package AUTO.     

Structure of the attracting set of a piecewise linear Hénon mapping

Detailed structure of the attracting set of the piecewise linear Hénon mapping (x,y)→(1−a|x|+by,x) with a=8/5 and b=9/25 is described in this paper using the method of dual line mapping. Let A and B denote the fixed saddles in the first quadrant, and in the third quadrant, respectively. It is claimed that (1) the attracting set is the closure of the unstable manifold of saddle B, which includes the unstable manifold of A as its subset, and (2) the basin of attraction is the closure of the stable manifold of A, bounded by the stable manifold of B, which is in the limiting set of the stable manifold of A. Relations of the manifolds of the periodic saddles with the manifolds of the fixed point are given. Symbolic dynamics notations are adopted which renders possible the study of the dynamical behavior of every piece of the manifolds and of every homoclinic or heteroclinic point.     

管线随机有限元的抗震可靠性研究

基于动力分析的摄动有限元法及管线可靠度分析模型 ,建立管线的动态随机有限元方程 ,分析了管线质量随机性和几何特征随机性 ,得出了在Elcentro地震波的激励下 ,管线结构的动力响应及具有非穿透性裂纹的抗震可靠度 ;并与Monte Carlo有限元法进行计算比较 ,表明了方法的正确性和可行性     

Computational methods for global analysis of homoclinic and heteroclinic orbits: A case study

In earlier paper we have developed a numerical method for the computation of branches of heteroclinic orbits for a system of autonomous ordinary differential equations in ⁿ . The idea of the method is to reduce a boundary value problem on the real line to a boundary value problem on a finite interval by using linear approximation of the unstable and stable manifolds. In this paper we extend our algorithm to incorporate higher-order approximations of the unstable and stable manifolds. This approximation is especially useful if we want to compute center manifolds accurately. A procedure for switching between the periodic approximation of homoclinic orbits and the higher-order approximation of homoclinic orbits provides additional flexibility to the method. The algorithm is applied to a model problem: the DC Josephson Junction. Computations are done using the software package AUTO.