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相似文献
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1.
龚耀清  陶赛 《力学与实践》2016,38(6):664-669
为了分析开口厚壁截面短构件的约束扭转问题,采用统一分析梁模型与有限节线法,对T形和L形厚壁截面短构件约束扭转时横截面的翘曲和应力分布情况等问题进行了分析研究.算例计算结果表明:开口厚壁截面短构件存在与其横截面形心位置不一致的扭转(弯曲)中心,构件在不过扭转中心的外力作用下会产生弯扭耦合变形,其横截面将产生不均匀翘曲,横截面上的翘曲正应力和扭转剪应力均呈非线性分布.  相似文献   

2.
有限质点法是以向量式力学为基础,用有限数量的质点来模拟结构的变形行为,质点的运动由牛顿运动定律来计算。在有限质点法中,质点通过构件相连,构件约束着质点的运动,并且其内力由质点的运动变量来描述。基于向量式力学的基本思想和非线性梁理论,提出了一种新的有限质点法,该方法在共旋单元坐标系中描述梁的非线性变形。以空间梁系结构为例,推导了计算构件内力的非线性公式,并考虑了弯扭耦合变形。通过两个连续欧拉角的变换公式得到共旋坐标系的旋转矩阵。与传统的有限质点法相比,本文提出的方法避免了刚体虚转动分析。通过四个结构的数值求解,验证了本文方法在计算结构大变形响应时具有较高的精度。  相似文献   

3.
为了分析开口厚壁截面短构件的约束扭转问题,采用统一分析梁模型与有限节线法,对T形和L形厚壁截面短构件约束扭转时横截面的翘曲和应力分布情况等问题进行了分析研究.算例计算结果表明:开口厚壁截面短构件存在与其横截面形心位置不一致的扭转(弯曲)中心,构件在不过扭转中心的外力作用下会产生弯扭耦合变形,其横截面将产生不均匀翘曲,横截面上的翘曲正应力和扭转剪应力均呈非线性分布.  相似文献   

4.
中性线修正型变截面梁类构件压电控制   总被引:1,自引:1,他引:0  
传统绝对节点坐标法(absolute nodal coordinate formulation, ANCF)在变截面梁类构件建模过程中常以几何中位线等效构造单元中性线, 难以对变截面单元位移场状态进行精确描述. 为解决此类问题, 本文以中细型变截面梁类构件为研究对象, 深入考虑变截面结构几何因素及复合材料属性对变截面梁类构件中性线位置所产生的偏差影响, 建立修正型变截面梁单元位移场描述方法. 并进一步结合负应变率压电控制策略, 通过传感型及作动型压电片提出变截面梁类构件在空间热载荷作用下的ANCF主动抑振抑变控制方法. 同时, 以变截面太阳帆桅杆在轨实际运行状态为算例, 通过所述方法分析验证了模型在动力学参数预测过程中的准确性及精确性, 并深入探究变截面梁类构件在不同压电安装策略下的动态行为参数演化规律. 据其分析结果可知, ANCF主动抑振抑变控制方法随作动型压电片与传感型压电片之间安装距离的增加, 其控制同步性将会降低; 且在一定程度内提高增益调节系数可加强控制系统的稳定性及灵敏性, 但该参数一旦发生超调亦会激励变截面梁类构件产生非稳定性振动.   相似文献   

5.
考虑尺寸效应板梁的磁弹性屈曲   总被引:2,自引:0,他引:2  
研究表明,有限尺寸效应是影响板——梁磁弹性稳定性分析精度的主要原因。本文用边界元法分析了板边沿的磁感强度集中,然后用里兹法计算了软铁磁材料悬臂板——梁的临界屈曲磁场。通过和Moon-Pao的理论和实验结果以及Miga的有限元结果比较,表明本方法具有良好的精度,且计算方法简便。  相似文献   

6.
爆炸荷载作用下影响RC梁破坏形态的主要因素分析   总被引:14,自引:0,他引:14  
方秦  吴平安 《计算力学学报》2003,20(1):39-42,48
在冲击、爆炸等强荷载作用下,钢筋混凝土结构通常是发生弯曲破坏。室内外试验结果表明,当动荷载峰值较大、作用时间较短(脉冲荷载)时,钢筋混凝土结构易发生脆性的剪切破坏,其主要原因是脉冲荷载的高频成份丰富和加载速率高等特点容易激发结构构件中的剪切变形和剪 应力。本文基于Timoshenko梁理论,提出了一种爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁破坏形态的有限差分预报方法,利用该方法分析了荷载加载速率、截面高度、混凝土强度、配筋率等对钢筋混凝土破坏形态的影响规律,并指出,随着荷载升压段加载速率、截面高度、主筋配筋率的增加或混凝土强度的降低,梁的破坏形态从弯曲破坏转变为剪切破坏。  相似文献   

7.
基于数值模拟和理论分析两种方法,研究了功能梯度材料(functional gradient materials,FGM)梁自由振动下的线性与非线性振动问题。通过解析法求解了FGM梁在经典理论下以及一阶剪切理论下的力学行为,得到了FGM梁在简支和固端约束下的固有频率。理论分析了不同边界条件、不同梁理论下、梯度指数、长细比等因素对于FGM梁固有频率的影响;不论经典梁理论还是一阶剪切理论,随着梯度指数的增加,FGM梁的固有频率都随之减小。通过ABAQUS仿真模拟,得到FGM梁数值模拟下的非线性固有频率。将理论解与数值解进行对比,完善力学模型。在多种理论下,利用解析法和数值模拟的方法,给出FGM梁结构振动响应的线性与非线性解。  相似文献   

8.
本文根据弹性薄壳理论,考虑了弹性地基径向和切向抗力的影响,解决了变截面圆弧壳地基梁的难题,作者所提出的近似解析法和加权余量法、传递矩阵法较有限单元法简便.  相似文献   

9.
研究带有附加质量和弹性支承的弹性体动态特性的新方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文把梁的振动问题表示成第二类Fredholm型积分方程的特征值问题,然后用一种新的方法探讨了附加质量、弹性支承和截面形状变化对梁的动态特性的影响.  相似文献   

10.
厚度效应对梁冲击响应的影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
用一种半解析法——间接模态叠加法,研究了质点与弹性力学梁的冲击问题,这种方法避免了具有未知奇异载荷项的平衡微分方程求解问题。由于可以用解析方法得到简支弹性力学梁的模态函数,并且能够以显式形式给出其频率方程,因此以质点与简支弹性力学梁的冲击问题为例,来考察厚度效应对瞬态响应的影响,并将所得结果与用Timoshenko梁理论所得结果进行了比较,说明了厚度效应在梁冲击问题中的重要影响。讨论了纵波和剪切波对撞击力等动力响应的影响。  相似文献   

11.
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   

12.
13.
提供一种确定多钉连接件中钉传载荷的解析方法,这个方法将被连接件看作弹性体,以经典结构力学以及弹性理论平面问题复变函数解法为基础,建立了求解钉传载荷的线性代数方程组并给出了若干算例。这个方法不仅具有合理的力学模型,而且具有计算的简捷性与适用的广泛性。  相似文献   

14.
复杂微力-电系统的细微尺度力学   总被引:3,自引:1,他引:3  
现代高新技术的崛起,提出了大量新的经典力学所不能完全包容的力学问题。这将是现代应用力学发展的巨大动力。微电子技术中微电子材料、器件、系统和微电子-机械系统(microelectro-mechanicalsystem,MEMS)所组成的复杂微力-电系统,是跨世纪发展的新科技方向,本文简要介绍了复杂微力,电系统的工业技术背景和发展;综述了这一领域存在的力学问题,主要讨论细微尺度下的结构力学与破坏力学。并评介与展望了这一新的力学领域的研究状况和发展趋势。  相似文献   

15.
In this paper, a linear theory for the analysis of beams based on the micropolar continuum mechanics is developed. Power series expansions for the axial displacement and micro-rotation fields are assumed. The governing equations are derived by integrating the momentum and moment of momentum equations in the micropolar continuum theory. Body couples and couple stresses can be supported in this theory. After some simplifications, this theory can be reduced to the well-known Timoshenko and Euler–Bernoulli beam theories. The nature of flexural and longitudinal waves in the infinite length micropolar beam has been investigated. This theory predicts the existence of micro-rotational waves which are not present in any of the known beam theories based on the classical continuum mechanics. Also, the deformation of a cantilever beam with transverse concentrated tip loading has been studied. The pattern of deflection of the beam is similar to the classical beam theories, but couple stress and micro-rotation show an oscillatory behavior along the beam for various loadings.  相似文献   

16.
Wave-based control (WBC) is a simple and relatively new technique for motion control of under-actuated flexible systems. To date it has been mainly applied to rectilinear lumped flexible systems. The current work focuses on a development of WBC to control two-dimensional beam-like structures in which an actuator, attached to one end, acts to translate and rotate the structure through an arbitrary path in the plane. In this work, first a lumped model of a beam is developed using mass–spring arrays. The lumped beam model is of interest here as a benchmark control challenge. It can also be considered as a model of various lumped or distributed mass structures. To check the latter, the mode shapes and frequencies are first compared with those of classical beam theory. This involved a new technique to find mode shapes and frequencies for arrays. The control strategy is then presented and tested for a range of manoeuvres. As a system to be controlled, the mass–spring array presents many challenges. It has many degrees of freedom, many undamped vibration modes, is highly under-actuated, and sensing of system states is difficult. Despite these challenges, WBC performs well, combining a fairly rapid response with active vibration damping and zero steady-state error. The controller is simple to implement and of low order. It does not need or use any system model and is very robust to system changes.  相似文献   

17.
In this paper, to investigate the buckling characteristics of carbon nanotubes, an equivalent beam model is first constructed. The molecular mechanics potentials in a C–C covalent bond are transformed into the form of equivalent strain energy stored in a three dimensional (3D) virtual beam element connecting two carbon atoms. Then, the equivalent stiffness parameters of the beam element can be estimated from the force field constants of the molecular mechanics theory. To evaluate the buckling loads of multi-walled carbon nanotubes, the effects of van-der Waals forces are further modeled using a newly proposed rod element. Then, the buckling characteristics of nanotubes can be easily obtained using a 3D beam and rod model of the traditional finite element method (FEM). The results of this numerical model are in good agreement with some previous results, such as those obtained from molecular dynamics computations. This method, designated as molecular structural mechanics approach, is thus proved to be an efficient means to predict the buckling characteristics of carbon nanotubes. Moreover, in the case of nanotubes with large length/diameter, the validity of Euler’s beam buckling theory and a shell model with the proper material properties defined from the results of present 3D FEM beam model is investigated to reduce the computational cost. The results of these simple theoretical models are found to agree well with the existing experimental results.  相似文献   

18.
This paper presents a structural mechanics approach to modeling the deformation of carbon nanotubes. Fundamental to the proposed concept is the notion that a carbon nanotube is a geometrical frame-like structure and the primary bonds between two nearest-neighboring atoms act like load-bearing beam members, whereas an individual atom acts as the joint of the related load-bearing beam members. By establishing a linkage between structural mechanics and molecular mechanics, the sectional property parameters of these beam members are obtained. The accuracy and stability of the present method is verified by its application to graphite. Computations of the elastic deformation of single-walled carbon nanotubes reveal that the Young’s moduli of carbon nanotubes vary with the tube diameter and are affected by their helicity. With increasing tube diameter, the Young’s moduli of both armchair and zigzag carbon nanotubes increase monotonically and approach the Young’s modulus of graphite. These findings are in good agreement with the existing theoretical and experimental results.  相似文献   

19.
提供一种确定多钉连接件中钉传载荷的解析方法,这个方法将被连接件看作弹性体,以经典结构力学以及弹性理论平面问题复变函数解法为基础,建立了求解钉传载荷的线性代数方程组并给出了若干算例。这个方法不仅具有合理的力学模型,而且具有计算的简捷性与适用的广泛性。  相似文献   

20.
修正的偶应力线弹性理论及广义线弹性体的有限元方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
以含偶应力的弹性理论为基础,考虑小变形情况下变形体的平动变形和旋转变形,提出关于偶应力与曲率张量的线性本构关系,建立一般弹性体的线性模型。为满足有限单元C1连续性要求,考虑转角为独立变量,利用罚方法引入约束条件,构造一般弹性体的约束变分形式。应用8节点48个自由度的实体等参元,建立一般弹性体力学响应分析的有限元方程。对悬臂梁的静力和动力分析表明,一般弹性体模型较之经典弹性力学更适合结构分析;较之Timoshenko梁模型,一般弹性体模型能够计及结构尺度对结构动力特性和动力响应造成的显著影响。  相似文献   

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