单支开口薄壁梁屈曲分析的Riccati有限条传递矩阵法

针对单支开口薄壁梁屈曲问题,通过采用半解析有限条法推导薄壁梁的条元控制方程、传递矩阵基础形成单元传递方程、Riccati变换改善数值计算稳定性,提出了开口单支薄壁梁屈曲分析的Riccati有限条传递矩阵法。为了验证该方法的正确性与高效性,通过提出的Riccati有限条传递矩阵法和有限元法分析了一般支撑条件下两种不同截面形式的薄壁梁屈曲临界载荷与屈曲模态,计算发现两种方法的结果具有很好的一致性,且与传递矩阵法相比,Riccati有限条传递矩阵法数值稳定性好。因此,Riccati有限条传递矩阵法可计算广义边界条件的薄壁结构屈曲问题。     

STUDY ON AMPLIFICATION FACTOR OF FLEXURAL BUCKLING CRITICAL LOAD OF AXIAL COMPRESSION BARS1)

为了建立一般条件下轴压构件屈曲临界载荷的计算理论,首先对轴心受压构件发生屈曲时的总势能方程进行了推导,然后采用Rayleigh-Ritz法并基于势能驻值原理得到了4种不同端部约束条件下轴压构件的屈曲临界载荷,对比欧拉临界载荷,给出了临界载荷放大系数 的计算式,全面考虑了构件长细比、压缩变形、剪切变形以及截面形状系数对临界载荷的影响,推导的计算式可用于较小长细比轴压构件发生屈曲时临界载荷的计算.圆截面和双轴对称工字形截面轴压构件屈曲临界载荷的分析表明构件长细比是影响放大系数的主导因素。     

轴压构件屈曲临界载荷放大系数的研究

为了建立一般条件下轴压构件屈曲临界载荷的计算理论,首先对轴心受压构件发生屈曲时的总势能方程进行了推导,然后采用Rayleigh--Ritz法并基于势能驻值原理得到了4种不同端部约束条件下轴压构件的屈曲临界载荷,对比欧拉临界载荷,给出了临界载荷放大系数的计算式,全面考虑了构件长细比、压缩变形、剪切变形以及截面形状系数对临界载荷的影响,推导的计算式可用于较小长细比轴压构件发生屈曲时临界载荷的计算.圆截面和双轴对称工字形截面轴压构件屈曲临界载荷的分析表明构件长细比是影响放大系数的主导因素。     

开口薄壁杆件结构稳定分析的精确单元和两步求解算法

从控制微分方程的通解出发,构造受偏心压力作用开口薄壁杆件的精确形函数,建立用于开口薄壁杆件结构稳定性分析的精确有限元,得到了单元刚度矩阵和几何刚度矩阵的显式表达,提出了计算给定区间内各阶临界荷载以及相应失稳模态的两步计算方法。计算结果表明,与常规单元相比,采用精确单元无需进行网格细分就可以获得精确的数值结果,结合本文的两步求解算法,可以准确获得给定区间内全部临界荷载和失稳模态。     

平面Poiseuille流动力系统稳定性分析

本文把平面Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程化为一非线性动力系统,用线性稳定性理论对其进行分析研究,得到一组特征方程,对离散后的特征方程施加一个矩阵变换,计算出不同波数下的临界雷诺数并与Ｏｒｓｚａｙ和Ｔｈｍｏａｓ的计算结果进行比较,最后画出了Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流的中性稳定性曲线。     

考虑筋条扭转刚度环向离散加筋园柱曲板侧压稳定性

一、前言目前一些关于离散加筋园柱曲板的稳定性计算(文献[1][2][3])均忽略了筋条抗扭刚度。这样可以利用矩阵零元素多的特征将矩阵分解成数个子矩阵,减少矩阵阶数,提高计算速度和计算精度。但是,筋条抗扭刚度对离散加筋园柱曲板总体稳定性到底影响多大,特别是当筋条的横截面是闭口薄壁剖面时(这种情况下其扭转刚度与抗弯刚度是同量级的)是否还可以忽略其扭转刚度?此外当筋条较强,局部屈曲临界载荷小于总体屈曲临界载荷时,计算曲线与实验不符,这是否由于忽略了筋条扭转刚度造成的呢?这些问题需要回答。      

考虑轴向均布载荷时压杆的稳定性计算

为了求得压杆同时承受轴向均布载荷和集中载荷时,临界载荷的计算公式,首先对仅承受轴向均布载荷的压杆,用初参数法,导出了临界载荷特征方程,由软件分析特征方程发现, "固支--定向"、"固支--自由"、"铰支--定向"支承的压杆,轴向均布载荷对其稳定性有明显影响,并求得了临界载荷的近似解;其次采用载荷换算与叠加的方法,求得了压杆同时承受轴向均布载荷和集中载荷时,临界载荷计算的经验公式;最后就"固支--自由"支承的压杆,与其他一些研究结果进行了比较,本文结果与"平均结果"较吻合.     

横截面变形对I形薄壁小曲率曲杆刚度的影响

本文应用对正交柱壳理论所作的假定推导了薄壁小曲率曲杆受力变形的方程,考虑了横截面变形的影响.对Ⅰ形曲杆作了具体分析,并指出只需修正刚度系数,就可以直接应用横截面不变形时的薄壁Ⅰ形曲杆理论.     

局部径向载荷作用下外压薄壁圆筒稳定性分析

为简化真空塔器外挂件支撑区局部失稳分析,提炼出局部径向载荷作用下外压薄壁圆筒稳定性计算模型. 以易拉罐为薄壁圆筒试件,对不同外压下试件的局部径向临界载荷进行了测试. 利用有限元法对各实验模型进行了特征值屈曲分析,结果与实验数据能较好地吻合. 采用正交设计及参数化计算,得到了各结构参数及外压下的局部径向临界载荷经验公式. 实例计算表明,所得经验公式稍有保守,可用于真空塔器外挂件支撑件区的局部稳定性分析.     

开圆孔矩形板的弹性稳定性

本文用Ritz能量法求解开圆孔矩形板的稳定性问题.从全部容许函数中选取挠度函数,利用作者证明的重三角函数系在不同函数空间的正交性质提出了一种适于电算、使用简便、精度可以控制的数值积分方法,将弹性稳定性计算化为广义代数特征方程KX=βGX的求解.对于几类典型情况导出了K、G二阵的一般表达式,实算后给出了相应情况下临界载荷随孔径的变化规律,并与实验及有关文献进行了比较.     

薄壁曲梁的稳定性研究进展

 曲梁是桥梁、建筑、船舶、航空和航天工程中常见的薄壁构件，根据外载荷与主曲率平面的关系，又被称为拱或水平曲梁．随着工程材料的日益发展，如复合材料、功能梯度材料的引入，曲梁的应用范围更加广泛，进一步推进了薄壁曲梁稳定性问题的研究．本文首先对薄壁梁结构的稳定性行为进行了分类．接着简述了薄壁构件的基本假设，对比了近几十年来薄壁曲梁的基本理论，针对复合材料薄壁曲梁，总结了相应的本构关系，并对各理论间存在的分歧进行了归纳．结合最新的薄壁曲梁研究，根据平衡法、能量法和虚位移（虚功）原理推导出控制微分方程，阐述了相应的求解方法，如解析法、半解析法和数值解法．为验证薄壁曲梁理论的准确性，曲梁承载能力试验验证尤为重要，但目前国内外相关研究还很少，亟待发展．最后讨论了现阶段薄壁曲梁研究的局限性和未来发展的方向．     

局部削弱压杆的稳定性实验研究

因为缺乏相关的理论和实验研究,局部削弱压杆的临界载荷通常按无削弱压杆处理.工程中,局部削弱压杆的使用极为普遍.对局部削弱压杆的稳定性的定量研究结果,无论是工程中,还是材料力学教学中都是迫切需要的.本文在前人理论研究的基础上,对局部削弱压杆的临界载荷作了定量的实验研究.试验结果表明,对细长压杆,即使削弱部分的刚度下降达到38.9%,对失稳临界载荷的影响仍可忽略;试验结果与黄玉珊提出的对局部削弱压杆稳定性的定量计算方法也比较接近.研究结果对部分工程问题和材料力学教学都具有一定的指导意义.     

弹性地基上多孔功能梯度材料矩形板的自由振动与临界屈曲载荷分析

多孔功能梯度材料(FGM)构件的特性与孔隙率和孔隙分布形式有密切关系。本文基于经典板理论,考虑不同孔隙分布形式时修正的混合率模型,研究Winkler弹性地基上四边受压多孔FGM矩形板的自由振动与临界屈曲载荷特性。首先利用Hamilton原理和物理中面的定义推导Winkler弹性地基上四边受压多孔FGM矩形板自由振动的控制微分方程并进行无量纲化,然后应用微分变换法(DTM)对无量纲控制微分方程和边界条件进行变换,得到计算无量纲固有频率和临界屈曲载荷的代数特征方程。将问题退化为孔隙率为零时的FGM矩形板并与已有文献进行对比以验证其有效性。最后计算并分析了梯度指数、孔隙率、地基刚度系数、长宽比、四边受压载荷及边界条件对多孔FGM矩形板无量纲固有频率的影响以及各参数对无量纲临界屈曲载荷的影响。     

稳定性试验平台的研制与试验研究

板和加筋板是组成船体的主要结构,精确预报板和加筋板的强度是确保船舶结构安全性的一个关健问题.文章基于结构稳定性理论,设计了一套稳定性试验平台,使其能够完成板、加筋板的稳定性试验.以板为试验研究对象,进行了稳定性试验,得到了各组试验的临界载荷;利用弹塑性理论推导了各组板试件的屈曲临界载荷.通过试验值和理论值的对比分析,验...     

轴向冲击载荷作用下直杆弹性动态屈曲的研究

本文利用分叉的概念,从应力波理论出发,把轴向冲击载荷作用下直杆的弹性动态屈曲问题化为特征值问题,从而导出直杆动态屈曲的临界分叉准则。同时,本文对一端固支直杆受轴向冲击时的弹性屈曲问题进行了实验研究,测到的临界屈曲时间和理论预计值基本符合,证实了理论模型的合理性.理论和实验两方面的结果都表明,直杆受轴向冲击载荷作用时的屈曲现象发生在波动过程的前期,因此在处理这类问题时考虑波动效应是必要的。     

基于3自由度的新月形覆冰输电线舞动稳定性研究

针对覆冰输电线舞动问题提出了一种基于非对称空气动力系数矩阵的临界风速计算方法．基于拟静态理论得到覆冰输电线的气动载荷，该气动载荷考虑了横向运动以及扭转运动对相对风攻角的影响，最后建立等效的3自由度覆冰输电线舞动模型．在初始风攻角处对气动载荷进行泰勒展开，得到非对称的线性空气动力系数矩阵．结合3自由度振动方程以及非对称空气动力系数矩阵，采用Rourh-Hurwitz准则计算覆冰输电线舞动发生的临界风速．通过风洞实验测得新月型覆冰单导线的空气动力系数，根据本文提出的理论分析了竖向振动频率、面外振动频率以及扭转振动频率对临界风速的影响，最后与DenHartog理论得到的临界风速进行了对比．本文研究成果对于指导覆冰输电线路防舞设计具有理论意义．     

基于立体打印自然通风冷却塔模型稳定性试验研究

为研究自然通风冷却塔在风载荷下的屈曲模式及临界风速,用立体打印技术打印了三个不同壁厚的缩尺模型,在风洞中完成了稳定性试验,并将实验结果与有限元计算结果进行对比分析.研究表明,模型失稳发生在弹性阶段,其壁厚与喉部半径之比是确定临界载荷的一个关键参数.实验得到的临界风压值同现有规范的设计相接近,约为有限元计算的1/4,说明我国现有规范中基于冷却塔整体稳定性得到的最小壁厚是偏保守的.     

结构力学中关于曲杆结构位移计算方法的探讨

在杆系结构位移计算中,鉴于曲杆形心轴和中性轴不重合,曲杆结构位移计算与直杆位移计算不同.本文主要分析了矩形截面曲杆结构在载荷作用、温度改变及支座移动的综合因素作用下其位移计算方法,并建立了相应的计算公式.最后结合具体实例,讨论了曲杆结构形式对各位移值大小的影响程度,研究表明对截面高度与曲率半径比值较小的曲杆(如hR_C/5),可近似采用直杆位移公式计算,误差不大.     

结构的弹性支承压杆模型及其临界力的计算

本文推导了一般弹性支承压杆的特征方程,并由此方便地推广到14种不同弹性支承情况.通过微机计算给出了一批结果.用实例说明将结构构件简化为弹性支承压杆模型和求相关的弹性刚度的方法及本文成果的应用.其理论和方法在计算刚架、桁架、高层建筑结构构件的稳定性方面,具有准确、系统、简明以及便于计算机统一编程等优点.     

在均布外压作用下复合材料三角形网格加筋圆锥壳体总体稳定性分析

本文在文献[1]的基础上加以推广,分析了在均布外压作用下复合材料三角形网格加筋圆锥壳体总体稳定性,考虑了蒙皮的正交拉弯耦合效应和加筋筋条的偏心效应.基于外压实验观察结果,通过选择恰当的位移分量表达式,本文利用Galerkin法获得了临界外压的近似表达式,并对某一C/E复合材料三角形内网格加筋圆锥壳体的临界外压值进行了理论计算,所得结果与实验值相当吻合.文中所得结果可供工程应用参考.