使用任意非正交曲线坐标解变截面圆轴扭转问题的数值计算

1.基本方程及其数值求解由于讨论的是轴对称问题,因此取柱坐标系中的θ坐标为任意曲线坐标系(q~1,q~2,q~3)中的q~2坐标,在轴纵剖面Z—R平面上取任意非正交曲线坐标q~3和q~1,则变截面圆轴扭转问题以无量纲应力函数ψ表达的求解方程为:     

扇形截面杆扭转的应力分析

柱体扭转的基本方程为非齐次偏微分方程,在极坐标系下,利用分离变量法及傅立叶级数展开法,求出了扭转应力函数,进一步即可计算出扇形截面杆在外力偶作用下,扭转角和横截面上剪应力的精确解答。这种方法为精确解法,在各种机械及其他工程设备中,对受扭转作用的扇形截面杆设计,有一定实用价值。     

用斜交坐标差分法计算叶型的弯曲中心

对于象叶型这样具有复杂曲线边界的截面,本文介绍用斜交坐标差分法数值求解应力函数和翘曲函数来计算弯曲中心.首先选取能逼近边界的网格并建立斜交坐标系,然后对网格区域用回路积分导出差分格式,再用直接法求解所得的对称带状线性代数方程组,并对网格点上的函数值用Romberg 公式数值积分,从而得到弯曲中心值.文末以椭圆和半圆为例考察计算精确度,所得计算值与精确值非常接近.     

任意复杂截面梁的扭转中心

为了计算任意复杂非圆截面梁横截面扭转中心的位置,用节线法将其约束受扭后所有横截面面外变形的形状用一族包含节线未知函数的曲面表示,建立梁约束受扭时的控制方程后,再用常微分方程求解器分别求出单纯扭矩与横向载荷单独作用时节线未知函数的数值解,最后用刚度等效原理导出复杂截面梁横截面扭转中心的位置。算例计算结果表明:该方法是合理的、有效的,是计算任意复杂非圆截面梁横截面扭转中心位置的可靠方法。     

用伪应力函数法求解幂硬化材料柱体的扭转问题

本文引用伪应力函数使得幂硬化材料的任意形状等截面柱体和变直径圆截面柱体扭转问题的定解方程具有弹性柱体扭转问题的相应形式,从而可用类似于求解弹性柱体扭转的方法或直接利用已知的弹性解答求解对应的幂硬化材料柱体的扭转问题,本文用这种方法求得了幂硬化材料椭圆截面柱体及含球形空腔的圆轴扭转问题的解析解。     

用伪应力函数法求解幂硬化材料柱体的扭转问题

本文引用伪应力函数使得幂硬化材料的任意形状等截面柱体和变直径圆截面柱体扭转问题的定解方程具有弹性柱体扭转问题的相应形式,从而可用类似于求解弹性柱体扭转的方法或直接利用已知的弹性解答求解对应的幂硬化材料柱体的扭转问题,本文用这种方法求得了幂硬化材料椭圆截面柱体及含球形空腔的圆轴扭转问题的解析解。     

TORSIONAL CENTER OF BEAMS OF ARBITRARY COMPLEX CROSS-SECTION 1)

为了计算任意复杂非圆截面梁横截面扭转中心的位置，用节线法将其约束受扭后所有横截面面外变形的形状用一族包含节线未知函数的曲面表示，建立梁约束受扭时的控制方程后，再用常微分方程求解器分别求出单纯扭矩与横向载荷单独作用时节线未知函数的数值解，最后用刚度等效原理导出复杂截面梁横截面扭转中心的位置。算例计算结果表明：该方法是合理的、有效的，是计算任意复杂非圆截面梁横截面扭转中心位置的可靠方法。     

轴盘系统扭转振动的一个新解法

本文给出了轴盘系统扭转振动的一个新解法,将轴看作是一等截面的弹性直杆,而将随轴一起振动的盘的惯性力矩看作是作用于杆上的外力矩,对有任意个盘的轴盘系统,其扭转振动的频率方程和振型函数均可分别用一个统一的解析公式表示.     

水泵叶片表面三维边界层计算

本文用有限差分法计算混流式可逆水力机械水泵工况叶片表面的三维边界层。水泵叶轮中主流区的三维势流由直接边界元法计算。对于叶片面附近的粘性流动。用三维半正交坐标系中的边界层方程表示。为了提高计算精度采用贴体坐标技术生成边界层区域的计算网格。并利用Cebeci等变换函数及Keller差分格式离散方程。用分块解法求解。计算叶轮叶片表面的压力分布与相应试验结果进行了对比。     

变截面圆柱体扭转问题和Saint-Venant扭转问题的一种新解法 (Ⅰ)变截面圆柱体扭转问题

根据应力线分布的几何性质,本文提出了一个解任意边界形状变截面圆柱体扭转问题的简单方法.利用文中导出的应力函数公式与已知的边界条件,通过图解迭代逼近,可以调整坐标线之一的几何形状,使其由初始假设与应力线形状相合实则偏离的状态逐渐变化过渡到互相重合,从而可依应力公式确定出应力解. 文中直接求得了截顶圆锥体、非完全薄壳球体和迴转椭球体扭转问题的准确解,它们与已知准确解相同~[1].文中还对一个半圆凹槽圆柱体的扭转进行了计算,并与文献[2]—[4]进行了比较,结果表明本文解法的准确度甚佳.     

非正交曲线坐标的叶轮机械三元跨声速流方程和特征理论

本文使用张量运算,导出非正交曲线坐标下三元弱守恒型方程、时间相关流面迭代方程及特征理论.它们对于求解叶轮机械三元带激波跨声速流场,进行周向、径向畸变的数值分析及颤振不稳定气动力计算等都是有价值的. 1.非正交曲线坐标下的三元弱守恒型方程 叶轮机械非正交曲线坐标三元流方程     

圆筒外壁双边裂纹扭转问题的应力强度因子计算

本文提出了一组应力函数,用边界配置法计算了含外壁双边裂纹的扭转圆筒的扭转刚度和Ⅲ型应力强度因子.当内孔很小时,计算结果与含双边裂纹扭转圆轴的已知解一致.同时,本文给出了不同几何尺寸下圆筒扭转的计算结果.所用力法可以用于含外壁双边裂纹的不同形状简类结构的扭转问题.     

截面含切口圆柱体自由扭转的弹塑性分析

对于截面含切口圆柱体的弹塑性自由扭转问题的分析,可按受力特点分为三个阶段:全弹性阶段、全塑性阶段和弹塑性阶段.每一阶段对应的分析方法不同,其中,在全弹性阶段可以采用有限差分法分析;在全塑性阶段可以按沙堆比拟的方法采用等倾曲面模拟;弹塑性阶段可以结合上述两种方法的结果和思路进行分析.利用差分法可以求出自由扭转截面内各离散点应力函数φ的数值解.本文推导了自由扭转的应力函数φ与J积分之间的关系,得出了自由扭转的应力函数与Ⅲ型裂纹的J积分之间的关系式.数值计算结果验证了本文方法的有效性和精确性.     

弹性基础上无缝轨道应力分析的半解析法

从钢轨应力分析的要求出发,提出了弹性基础上开口厚壁杆的半解析计算方法.轨道截面上沿纵向的正应力分为弯曲正应力和约束扭转正应力,弯曲正应力可以根据弹性基础梁的弯曲理论求得,而约束扭转正应力将采用本文的半解析方法.把钢轨的横截面离散为有限单元,将位移(z方向)解表示为横截面上一个离散的数值函数(称为拟扇性坐标ω(x,y))与长度方向上的解析函数相乘的形式.用最小势能原理求解横截面上拟扇性坐标ω的有限元解和长度方向上解析函数表达式.以75kg钢轨为算例,计算了ω、-((e)ω)/((e)x) y和x-((e)ω)/((e)y)的结果,通过它们可以进一步计算钢轨中的约束扭转正应力和截面上的剪应力.     

正交曲线坐标系中平衡方程的简化推导

<正> 弹性力学中的正交曲线坐标系,工程中常用到的有平面极坐标、柱坐标和球坐标.正交曲线坐标系中平衡方程的建立,一般弹性力学教材都采用直接     

用球形截面假设计算带环形槽空心圆轴的扭转问题

本文根据球形截面假设,计算了带环形槽空心圆轴的扭转问题,文中详细讨论了槽宽系数(ρ/a)、槽深系数(t/a)和圆轴内外半径比(α_1/a)对应力集中系数的影响;导出了弹塑性扭转局部应力和扭矩的表达式,并分析了扭矩与弹塑性交界面及空心圆轴内外半径比的关系.     

基于对数应力率大应变本构关系的参数标定研究

在所有率型弹塑性本构模型中,只有对数应力率对应的本构模型能够满足自适应准则.基于对数应力率,采用实心圆轴扭转实验,对大应变弹塑性本构模型中的参数标定问题进行了讨论.推导出了考虑Swift效应时端部自由实心圆轴扭转变形的变形率、对数旋率、Kirchhoff应力及Kirchhoff应力的对数应力率.对于等向强化大应变弹塑性本构关系,给出了由实心圆轴扭转实验标定的、基于Kirchhhoff应力对数应力率的本构关系中塑性刚度函数的表达式.分析了扭转圆轴的Swift效应对塑性刚度函数的影响.结果表明,实心圆轴扭转的轴向伸长变形和径向变形对基于对数应力率大应变本构关系中的塑性刚度函数都有影响.当不考虑Swift效应时,所得塑性刚度函数表达式与不考虑Swift效应时基于Jaumann应力率的塑性刚度函数表达式相同.     

含中心裂纹任意截面柱体扭转时的应力强度因子计算

本文提出了一组应力函数,采用边界配置方法计算了含中心裂纹不同截面形状柱体扭转时的应力强度因子。有关椭圆截面柱体的算例表明,本文方法具有良好的精度。同时,文中给出了圆、椭圆和矩形等不同截面柱体的计算结果。     

浅析扭转理论的发展

按照扭转理论的发展过程分别分析了不同科学家在扭转理论上的贡献,从金属丝的 扭转到圆轴、圆管的扭转,再到任意截面的扭转问题,最后发现任意截面的棱柱扭 转问题是圣维南通过弹性理论的方法解决的.     

受周向剪切载荷的圆轴扭转应力分析

利用分离变量法对受周向剪切载荷作用的圆轴扭转应力问题进行分析,得到了圆轴的切应力分布,并根据分析结果进一步给出了纵截面上沿圆周方向切应力的简单计算方法。