粘弹性浅拱的非线性动力学行为

研究了外荷载作用下粘弹性浅拱的非线性动力行为.通过d'Alembert原理和Euler-Bernoulli假定建立了浅拱的控制方程,其中非线性粘弹性材料采用Leaderman本构关系.运用Galerkin法和数值积分研究粘弹性浅拱的非线性动力特性.并分析了矢高、材料参数、激励幅值和频率等参数的影响,结果表明一定条件下粘弹性浅拱可出现混沌运动.     

Nonlinear dynamic behaviors of viscoelastic shallow arches

The nonlinear dynamic behaviors of nonlinear viscoelastic shallow arches sub- jected to external excitation are investigated. Based on the d＇Alembert principle and the Euler-Bernoulli assumption, the governing equation of a shallow arch is obtained, where the Leaderman constitutive relation is applied. The Galerkin method and numerical in- tegration are used to study the nonlinear dynamic properties of the viscoelastic shallow arches. Moreover, the effects of the rise, the material parameter and excitation on the nonlinear dynamic behaviors of the shallow arch viscoelastic shallow arches may appear to have a are investigated. The results show that chaotic motion for certain conditions.     

几何缺陷浅拱的动力稳定性分析

研究了几何缺陷对粘弹性铰支浅拱动力稳定性能的影响。从达朗贝尔原理和欧拉-贝努利假定出发推导了粘弹性铰支浅拱在正弦分布突加荷载作用下的动力学控制方程,并采用Galerkin截断法得到了可用龙格-库塔法求解的无量纲化非线性微分方程组。同时引入能有效追踪结构动力后屈曲路径的广义位移控制法,对含几何缺陷浅拱的响应曲线进行几何、材料双重非线性有限元分析。用这两种方法分析了前三阶谐波缺陷对浅拱动力稳定性能的影响,其中动力临界荷载由B-R准则判定。主要结论有:材料粘弹性使浅拱动力临界荷载增大且结构响应曲线与弹性情况差别很大;二阶谐波缺陷影响显著,它使动力临界荷载明显下降且使得浅拱粘弹性动力临界荷载可能低于弹性动力临界荷载。     

圆弧拱考虑一般缺陷的面内屈曲

研究了几何缺陷、荷载非均匀分布和支座沉陷对圆弧拱面内屈曲的影响.基于能量的变分原理推导了考虑缺陷的微分方程,得到了外荷载和轴力的关系式以及径向位移的表达式.从微分方程出发用摄动法对屈曲荷载的缺陷敏感性进行了分析,得到了屈曲荷载的近似表达式.结果表明近似解与精确解吻合良好;正对称屈曲荷载对正对称缺陷参数十分敏感;反对称缺陷参数对反对称屈曲荷载影响显著而正对称缺陷参数影响很小.     

梁的纵向与横向耦合振动的动力学分析

研究了梁发生纵向与横向耦合振动时的非线性动力学行为.从梁的基本方程出发,利用Galerkin截断得到了梁含二次非线性项和三次非线性项的运动微分方程,并通过多尺度法对控制方程进行摄动求解得出了梁纵向模态和横向模态之间产生的内共振.然后对内共振条件下的梁进行了分析和数值模拟,分别讨论了纵向和横向荷载作用下结构的动力学特征.分析表明一定条件下梁存在能量在振动模态间传递的饱和现象,并且某些参数组合下纵向和横向振动之间存在相互耦合的无周期响应现象,从而引起梁结构的大幅振动.     

外激励作用下弹性支撑浅拱的非线性动力学分析

研究了外激励下两端采用转动弹簧约束的铰支浅拱在发生1:1内共振时的非线性动力学行为。通过引入基本假定和无量纲化变量得到浅拱的动力学控制方程, 将阻尼项、外荷载项和非线性项去掉后,所得线性方程及对应边界条件即可确定考虑转动弹簧影响的频率和模态, 发现转动约束取不同刚度值时系统存在模态交叉与模态转向两种内共振形式。对动力方程进行Galerkin全离散, 并采用多尺度法对内共振进行了摄动分析, 得到了极坐标和直角坐标两种形式的平均方程, 其中平均方程系数与转动弹簧刚度一一对应。最低两阶模态之间1:1内共振的数值研究结果表明: 外激励能激发内共振模态的非线性相互作用, 参数处于某一范围时系统存在周期解、准周期解和混沌解窗口, 且通过(逆)倍周期分岔方式进入混沌。     

弹性约束浅拱的非线性动力响应与分岔分析

浅拱采用竖向、转动方向弹性约束时,自振频率和模态与理想的铰支/固结边界存在差异,不同约束刚度将改变外激励下的非线性响应及各种分岔产生的参数域．由浅拱基本假定建立无量纲动力学方程, 采用在频率和模态中考虑约束刚度大小的方法,通过Galerkin全离散和多尺度摄动分析导出极坐标、直角坐标形式的平均方程, 其中方程系数与约束刚度一一对应．用数值方法分析了周期激励下竖向弹性约束系统最低两阶模态之间1∶2内共振时的动力行为, 所得结果与有限元的对比以及平均方程系数的收敛性证明了所采用方法是可行的．随着激励幅值、频率的变化存在若干分岔点,分岔发生时的参数分布与约束刚度值有关,在由分岔点连接的不稳定区或共振区附近,存在一系列稳态解、周期解、准周期解和混沌解窗口,且随参数的变化可观测到倍周期分岔．