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Long-yuan LI D. EASTERBROOK 《应用数学和力学(英文版)》2014,35(1):25-32
Free torsion of thin-walled structures of open- and closed-sections is a classical elastic mechanics problem, which, in literature, is often solved by the method of membrane analogy. The method of membrane analogy, however, can be only applied to structures of a single material. If the structure consists of both open- and closed-sections, the method of membrane analogy is difficult to be applied. In this paper, a new method is presented for solving the free torsion of thin-walled structures of open- and/or closed- sections with multiple materials. By utilizing a simple statically indeterminate concept, torsional equations are derived based on the equilibrium and compatibility conditions. The method presented here not only is very simple and easy to understand but also can be applied to thin-walled structures of combined open- and closed-sections with multiple materials. 相似文献
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84.
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发展了一种用于辐射换热条件下瞬态热一结构分析的空间薄壁杆单元,其截面形式可以是任意形状的闭口截面和单支开口截面。该单元温度场分解为平均温度和多谐摄动温度,沿杆轴方向采用两结点线性插值,沿杆截面周向用三角函数展开,每结点含多个解耦的自由度,其中结点平均温度方程同传统一维温度有限元方程为非线性,各谐摄动温度方程为线性,然后利用Wilson-θ法求解结构的瞬态温度场。本文选择了两节点Bernoulli直梁单元得到准静态热弹性有限元方程并求解,针对非对称开口截面考虑了翘曲变形及弯扭耦合的影响。温度场引起的等效热载荷不仅包括常规的热轴力,还包括热弯矩以及热双力矩。本文针对不同截面形式的粱单元给出了瞬态温度场以及热变形的验证算例,并通过与商业程序中二维壳元计算结果的比较说明了本文所提出方法的正确性和高效性。 相似文献
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载荷的时变特征可能会对结构振动强度和能量作用机理产生重要影响,火/核电厂最重要的大型建筑结构均为典型的旋转薄壳结构(如冷却塔、烟囱等).为揭示后临界湍流区间内旋转薄壳结构的振动演化特征及其作用机制,实测了后临界雷诺数($Re\ge $3.5$\times $10$^{6}$)条件下8座典型旋转薄壳结构的振动响应.首先,在对实测响应进行降噪滤波处理后进行了不同时距的信号非平稳识别,基于非平稳分析模型对响应的时变均值和极值估计进行研究,并基于多尺度小波变换的演化谱方法开展了响应的频域演变特性研究.在此基础上,探讨了结构风振响应的共振分量占比及其效应,识别了结构的自振频率和阻尼比,并以结构基频为划分依据分别讨论了不同旋转薄壳结构的阻尼作用机制.研究结果表明:(1)旋转薄壳结构在后临界湍流区间内风致振动响应表现为强度非平稳、频率平稳的演化特性;(2)后临界湍流区间内的旋转薄壳结构的风振问题应区分准静力作用点与共振激发点分别进行研究,不同共振激发点的功率谱分布形式较为相近,而准静力作用点的功率谱分布规律差异较大;(3)共振激发点的振动能量分布呈现明显的分段趋势,基于本文大量实测分析结果回归得出适用于共振激发点的三阶段共振谱表达式;(4)借助本文提出的等效阻尼比概念拟合出此类结构的阻尼比预测公式,论证了目前工程中通用的5%阻尼比取值的不合理性. 相似文献
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辐射换热下瞬态热-结构分析的一种空间薄壁杆单元 总被引:1,自引:0,他引:1
发展了一种用于辐射换热条件下瞬态热-结构分析的空间薄壁杆单元,其截面形式可以是任意形状的闭口截面和单支开口截面。该单元温度场分解为平均温度和多谐摄动温度,沿杆轴方向采用两结点线性插值,沿杆截面周向用三角函数展开,每结点含多个解耦的自由度,其中结点平均温度方程同传统一维温度有限元方程为非线性,各谐摄动温度方程为线性,然后利用Wilson-θ法求解结构的瞬态温度场。本文选择了两节点Ber-noulli直梁单元得到准静态热弹性有限元方程并求解,针对非对称开口截面考虑了翘曲变形及弯扭耦合的影响。温度场引起的等效热载荷不仅包括常规的热轴力,还包括热弯矩以及热双力矩。本文针对不同截面形式的梁单元给出了瞬态温度场以及热变形的验证算例,并通过与商业程序中二维壳元计算结果的比较说明了本文所提出方法的正确性和高效性。 相似文献
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考虑约束扭转的薄壁梁单元刚度矩阵 总被引:1,自引:0,他引:1
推导了薄壁空间梁单元刚度矩阵 ,考虑了双向弯曲及截面约束扭转对杆件轴向变形的影响 ;计算了截面的翘曲变形 ,以及二次剪应力对翘曲变形的影响 ,可适用于任意截面 (包括开口、闭口和混合剖面 )的薄壁杆件。计算结果表明 ,考虑约束扭转的薄壁梁单元刚度矩阵有相当好的精确度 ,可以用于薄壁杆件的静动力分析。 相似文献
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The present paper considers the dynamic behavior of beams with open thin-walled cross-sections along their length with bracings
(connecting beams and truss). The effect of the constrained torsion warping, rotary inertia, and flexural-torsion coupling
due to nonsymmetric cross-sections is included. In the case of simply supported beams, closed-form solutions for determining
coupled natural frequencies and corresponding mode shapes are newly derived. The frequency equation, given in a determinantal
form, is expanded in an explicit analytical form and then solved using the Mathcad 2001 Professional symbolic computing package.
Some illustrative examples on the application of the present theory are given for coupled bending-torsion vibrations of braced
thin-walled beams. As compared with FEM, numerical results demonstrate the accuracy and effectiveness of the proposed method
Published in Prikladnaya Mekhanika, Vol. 43, No. 11, pp. 129–143, November 2007. 相似文献
90.
We study experimentally the axial crushing behavior and crashworthiness characteristics of thin-walled steel tubes containing
annular grooves. The grooves determine the positions of the folds and control the buckling mode of deformation. In the present
work we aim to improve the uniformity of the load-displacement behavior and to predict the energy absorption capacity of the
tubes. Grooves are cut circumferentially and alternately inside and outside the tubes at predetermined intervals. Quasi-static
axial crushing tests are performed with different groove distances. Photographs are taken during axial buckling and the specimens
after crushing are sectioned axially to carry out the measurements. The deformation modes and load-displacement curves are
described and energy absorption and mean post-buckling load are determined. The convolutions are achieved by folding in an
axisymmetric concertina mode about the circumferential grooves. The results show that the load-displacement curve and energy
absorbed by the axial crushing of tubes can be controlled by the introduction of grooves with different distances. 相似文献