基于研究性实验的多功能组合式力学实验系统

 主要介绍了一种基于研究性实验开发的多功能组合式力学实验系统的基本原理和功能. 本试验系统可以通过结构形式的自主组合、支座形式的自主选择以及多种加载方式实现多种静定、超静定桁架和刚架结构的力学实验, 操作简单, 功能多样. 并且通过实验验证了本实验系统测试效果的准确性和可靠性. 为学生自主设计综合性、设计性实验提供了一个平台.     

惯性测量装置火箭橇试验过载曲线设计方法

在3 km火箭撬轨道的试验背景下,提出了一种适合惯性测量装置火箭撬试验的过载曲线设计方法。首先对火箭撬运动过程中的主要受力进行了受力分析,在此基础上将火箭撬运动分为三段,包括主动段、自由滑动段和水刹车段,并建立了火箭撬基本运动方程。为确保过载曲线设计方法的精度,进行了仿真误差分析,修正了火箭发动机熄火时间和空气阻力系数,保证了过载曲线设计方法的合理正确。最后对此曲线设计方法又进行了一次验证试验,模型修正后速度仿真结果与实测速度结果基本重合,最大误差也不超过3 m/s,从而验证了提出的火箭撬试验过载曲线设计方法的正确性。本文的研究对惯性测量装置开展精度验证和误差系数的分离奠定了良好的基础。     

超静定梁?柱的解析解研究

本文采用渐进积分法研究了超静定梁?柱的弯曲问题. 首先建立超静定梁?柱的四阶挠度微分方程, 考虑到边界条件和连续光滑条件, 采用连续分段独立一体化积分法求解得到了挠度的精确解析解. 为了满足工程设计需要, 构造了超静定梁?柱的四阶挠度微分迭代方程, 选取无轴向力作用时超静定梁的挠曲线作为梁的初函数, 将初函数代入梁的四阶挠度微分迭代方程进行积分, 利用边界条件和连续光滑条件确定积分常数, 得到下一次迭代挠度函数, 依次进行迭代积分运算. 计算出了最大挠度、最大转角和最大弯矩等用轴向力放大系数表示的多项式解析函数解. 本文选取了两种边界条件下受分布力作用的超静定梁?柱进行分析, 计算结果表明, 当超静定梁?柱所受的轴向力小于欧拉临界力的1/2时, 迭代六次误差就可以控制在1%以内; 不仅梁?柱最大位移和最大内力的大小随轴向力的增大而增大, 而且其位置也随轴向力的增大而发生迁移. 本文的研究对揭示轴向力对超静定梁?柱变形和内力的影响有重要意义, 为超静定梁?柱的实际设计提供了一定的理论基础.      

解析法解杆系拉(压)超静定问题

 阐述了几何法分析拉(压)超静定杆系变形相容关系存在的困难，提出了用解析法求解 超静定杆系的方法并给出了算例.     

超静定梁弹塑性加载过程分析的教学内容构建

"超静定梁的塑性极限分析" 作为塑性力学教材中的一节内容,阐述了如何用"机动法" 和"静力法" 求最终的塑性极限破坏载荷,却没有分析超静定梁的弹塑性加载变形过程. 通过把结构力学中计算弹性位移的单位载荷法扩展应用到超静定梁的弹塑性加载过程,以均布载荷作用下两端固支超静定梁的弹塑性加载和变形全过程分析为例,构建了超静定梁弹塑性加载过程分析的教学内容,给出了两端固支超静定梁在均布载荷加载过程中弯矩内力和挠度随外载荷而变化的解析公式. 主要目的是引导学生掌握超静定梁复杂的非线性弹塑性加载变形全过程的分析方法,可供塑性力学教材改编时参考引用.     

定性定量速画超静定结构的弯矩图

绘制超静定结构的弯矩图形,是土木类专业的主要内容.掌握快速绘制弯矩图的方法,对于土木工程师进行结构的受力分析、计算、校核和检验以及参加注册工程师的考试,都有着非常重要的意义.该文是在多年理论教学与工程实践的基础上,对传统的速画弯矩图的方法进行了总结,归纳出一些进一步提高速画弯矩图的方法.算例表明这些方法简化了超静定结构弯矩图的绘制过程,将其应用于教学,有利于学生对超静定结构的深入理解.     

超静定梁变形计算的有限差分法

推导了超静定梁变形计算的有限差分方程,研究了边界条件,编制了计算程序,计算了超静定梁的变形.文中工作扩大了有限差分法的应用范围.     

带弹簧支撑超静定结构位移的简化计算方法

针对带有弹性支撑的超静定结构的位移计算问题, 对利用虚功原理得到的位移计 算一般公式进行了进一步推导, 提出了该类结构位移的简化计算方法. 文中计算公式表达形 式简洁, 且与一般刚性支撑超静定结构的位移计算方法一致. 通过与有限元分析结果的对比, 证明了该公式的正确性.     

惯性平台系统火箭橇试验数据处理方法

火箭橇试验具有产生大过载、高速度、强振动和冲击等综合条件的能力,可以在综合环境条件下对惯性测量装置的功能和精度进行验证.针对惯性平台系统开展了3 km火箭橇轨道的功能验证试验,对振动传感器的数据进行了过载分析和振动量级的谱分析.研究了惯性平台系统火箭橇试验后的数据处理方法,包括振动传感器对橇体运行的过载和振动量的分离方法,遮光板光电组件的位置和速度微分方法,以及惯性平台系统的导航算法等,并通过数据比较,对惯性平台系统的性能和功能进行评价.由于遮光板外测系统的采样时间和观测量与捷联惯性测量装置不同,还探讨了试验后观测信息之间的转换、同一时刻不同信息数据的比较等数据处理方法,通过数据比较验证了惯性平台系统在火箭橇试验时的功能正常.该研究对惯性平台系统进一步开展精度验证和误差系数的分离奠定了基础.     

超静定杆系结构荷载效应分布概型及数字特征

本文以结构网格分析法为基础,导出了超静定杆系结构荷载效应特征函数算式.由此,可求得超静定杆系结构荷载效应分布概型及其数字特征.     

用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷

采用等效力系变换矩阵研究了双模量静不定桁架极限载荷问题．首先证明了固体的等效力系变换矩阵与等效位移变换矩阵是互为转置的矩阵,采用等效力系变换矩阵求解双模量静不定桁架结构的内力,然后再利用静力方程确定双模量静不定桁架结构的极限载荷．当力的变换关系可以根据物理条件容易求得,而位移的变换关系不容易找出时,用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷,就更能显示出其计算过程简洁、清晰等优点．用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷不涉及材料的性质,对各向同性材料、双模量材料静不定桁架极限载荷的求解都适用．     

用拉格朗日函数分析不同模量静不定桁架内力

在外载荷作用下的不同模量静不定桁架平衡问题,是任意有限多个自变量的多元函数在任意有限多个约束条件下的极值问题,对采用拉格朗日乘数法求解此类极值问题进行了数学证明．通过求解不同模量静不定桁架极限载荷的几个算例,阐述拉格朗日乘数法在计算不同模量静不定桁架极限载荷中的应用．研究结果表明：采用拉格朗日乘数法求解不同模量静不定桁架极限载荷的通用性较强,用拉格朗日乘数法求解不同模量静不定桁架极限载荷的方法不但克服了常规方法需利用几何关系建立协调方程的缺陷,且具有力学概念清晰直观、计算过程简便、便于工程设计人员在实际中掌握和应用．     

葵花型索穹顶结构等效平面桁架静力计算方法

选取n次轴对称葵花型索穹顶结构的1/n,将空间轴对称结构等效为一次超静定平面桁架结构.给出了葵花型索穹顶结构撑杆不在同一径向上的内力和位移处理方法,推导了力法求解约束力的计算公式,提出了小变形时各点位移计算的位移传递矩阵和计算公式.最后,通过一个算例介绍了该方法的计算过程并与有限元计算结果进行了比较,内力和位移误差均在工程设计要求内,验证了方法的正确性和准确性.     

On the application of mixed method to solve solids of revolution with discrete fixed supports

In this paper, the force method of statically indeterminate structure mechanics is used to treat the solids of revolution with discrete fixed supports. The reactionary forces of discrete fixed supports are considered as statically indeterminate unknown variables. The force-method canonical equations, in which the coefficient matrix and the right-hand vector are computed by semi-analytical finite element method, are solved. Then the finite element solution of solid of revolution with discrete fixed supports is calculated with the external loads superposed from the assigned external loads and the reactionary forces of discrete supports.     

转换矩阵在非线性材料杆系分析中的应用

证明了在杆系中,力的转换矩阵与位移的转换矩阵互为转置矩阵,当静不定非线性杆系静力平衡方程确定,而变形协调条件难以确定时,利用转置矩阵可以方便求得静不定非线性杆系的内力及有关节点位移。非线性材料杆系应力-应变关系σ=Bε^1/n中的幂n=2时,非线性材料静不定桁架有可能存在两个解;而采用常规方法求解静不定非线性杆系内力时有可能存在漏解现象,即出现仅能得到一个解的现象。非线性材料杆系应力-应变关系σ=Bε^1/n中的幂n=1时,假设非线性材料杆系各杆内力全部受拉力,或按各杆内力真实受力情况去求各杆内力及节点位移,求得结果的绝对值都是相同的,仅存在符号的差异;与按非线性材料杆系应力-应变关系σ=Bε^1/n中幂n=2时,求得的各杆内力及节点位移的其中一个解的绝对值是一致的。     

微加速度传感器的结构刚度分析新法

微传感器结构刚度是优化传感器结构尺寸、研究传感器动态响应特性的一个重要参数．目前多采用有限元分析获取这一参数,但该方法难于给出一个物理思想比较明确的解析表达式．针对自主开发设计的一种具有复杂微结构的加速度传感器,提出综合运用力法和能量法原理求解其主轴刚度,并通过仿真分析验证了理论推导．理论计算与仿真分析的结果有较好的一致性．该方法可推广应用于具有对称、静不定微结构的加速度传感器的刚度分析．     

THE GENERAL SOLUTION OF THE MULTI-ROD JUNCTION PROBLEMS

用位移法推导出载荷作用下多杆汇交问题的通解,避免了列出复杂的几何关系. 通过算例表明,无论是静定还是超静定问题,都可用其求解.     

悬空寺``悬而不险''的力学揭秘

用材料力学求解静不定梁的方法对悬空寺的横梁进行了粗略的力学建模, 定性地对横 梁进行了受力分析和变形分析, 得到了横梁下立柱承受的载荷与横梁悬空长度的关系, 用力 学原理解决了多年来人们对悬空寺``悬而不险'的困惑.     

A method of adjusting bar-length of statically indeterminate truss for increasing its load capacity

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｅｎａｓｔａｔｉｃａｌｌｙｉｎｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅｔｒｕｓｓｈａｓａｌｏｗｅｒｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓｏｆｂａｒｓ,ｉｔｄｏｅｓｎ’ｔｌａｙｉｎｇｏｏｄｗｏｒｋｉｎｇｓｔａｔｅ.Ｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙ ,ｃｒｏｓｓ＿ｓｅｃｔｉｏｎａｌａｒｅａｓｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ…