有限元病态刚度方程的解法研究

本文在文献１，２的基础上，对有限元了点位移构成准刚体运动这种情况进行了研究，提出了一种新的改性转换矩阵Ｑ，并给出了两种简单易行的计算Ｑ＾Ｔ Ａ Ｑ的方法。所提方法对直接法和迭代法求解有限元病态方程都是适用的，算例表明，得到了较好的计算结果。     

飞机槽型大开口结构刚度加强研究

为了飞机典型的方舱型机身大开口结构能够满足刚度设计要求,设计了一种对槽型大开口结构增加4个边梁进行刚度加强的设计方案,并构建了工程分析模型,与无开口槽型结构的弯曲刚度及扭转刚度进行了对比研究,得到了两种构型的刚度比,进一步得到了满足一定刚度指标下的边梁面积计算公式,提出了方舱型机身大开口结构刚度设计流程,可以用于方案阶段的飞机大开口结构加强设计。     

有限元病态刚度方程的解法研究

本文在文献〔１〕、〔２〕的基础上，对有限元局部节点位移构成准刚体运动这种情况进行了研究，提出了一种新的改性转换矩阵〔Ｑ〕，并给出了两种简单易行的计算〔Ｑ〕￣Ｔ〔Ａ〕〔Ｑ〕的方法。所提方法对直接法和迭代法求解有限元病态方程都是适用的，算例表明，得到了较好的计算结果。     

基于弱粘接结构中谐振频率的研究

利用弹簧模型方法研究了铝-粘接剂-铝结构中波的反射和透射系数。首先利用粘接层界面的一次反射导出切向和法向刚度比表达式;其次,推导了粘接层界面存在多次反射和透射时刚度比、谐振频率及反射系数之间的关系,得到了弱粘接结构的反射系数随着不同刚度比的变化规律;最后求解了弱粘接层厚度的变化对谐振频率的影响。理论分析和数值计算的结果表明：反射系数取极大值时粘接层厚度与谐振频率的积成奇数倍的关系,反射系数极小值时粘接层厚度与谐振频率的积成整数倍的关系;随着刚度比的增加,谐振频率向高频方向漂移,随刚度比的减小,反射系数逐渐的趋近与1。     

平行圆管空心板双向抗弯刚度的确定

平行圆管空心板横管方向抗弯刚度的取值问题尚未获得圆满解决.本文通过有限元分析,发现横管方向平均应变仍符合平截面假定;提出了两种基于数值解求其等效刚度的方法,即分别用水平位移按刚度定义计算和用竖向挠庹按挠度-刚度关系式计算,两种方法的结果得到了相互印证;继而经拟合得到了横管与顺管两个方向刚度比的经验公式,简单实用.值得指出,本文提出的等效刚度确定方法简便合理,对解决类似问题有重要的借鉴价值.     

结合部切向接触刚度分形模型研究

根据球体与平面接触的切向接触刚度和粗糙表面的接触分形理论，从理论上首次建立了结合部切向接触刚度分形模型，该模型具有尺度独立性。通过对所建模型的数字仿真，直观地给出了结合部切向接触刚度与其影响因素之间的非线性关系，并与实验研究结果具有较好的一致性，从而说明了该模型是合理的。     

跑鞋纵向抗弯刚度调整对青少年下肢生物力学影响的研究

探讨青少年跑者在不同纵向抗弯刚度(longitudinal bending stiffness, LBS)跑鞋条件下进行跑步运动时的下肢生物力学参数变化。选取10名有一定训练基础的约13周岁青少年跑者,年龄(13.5±0.6)岁;身高(166.3±1.9) cm;体质量(50.8±3.1) kg;足长(25.4±0.2) cm,分别选用3种LBS不同的跑鞋(低刚度鞋：5.0 N·m;中刚度鞋：6.3 N·m;高刚度鞋：8.6 N·m)进行跑步运动生物力学综合测试,通过VICON三维运动捕捉系统和AMTI三维测力台同步采集受试者下肢反光标记点轨迹和地面反作用力,分析比较不同LBS跑步支撑期的下肢关节角度、峰值力矩、关节功率和做功变化。在3种不同LBS条件下,中刚度鞋和高刚度鞋的髋关节屈伸活动度显著小于低刚度鞋;高刚度鞋的跖趾关节屈伸活动度显著小于低刚度鞋与中刚度鞋;矢状面上,中刚度鞋和高刚度鞋的髋关节峰值力矩显著小于低刚度鞋;低刚度鞋与中刚度鞋的踝关节峰值力矩显著小于高刚度鞋;中刚度鞋和高刚度鞋的跖趾关节峰值力矩显著小于低刚度鞋。中刚度鞋和高刚度鞋髋关节做正功和负功显著小于低刚度鞋;中刚...     

粗糙薄层弹性体接触刚度分析

薄层弹性体功能结构表面在工程领域有着广泛的应用前景,薄层弹性体的接触特性分析对功能结构表面设计与应用非常重要.采用随机粗糙表面模拟生成技术和有限元分析技术建立了粗糙薄层弹性体表面的接触刚度确定性分析模型,研究了薄层弹性体的接触特性,对基于半数值确定性分析方法的粗糙层-基体层串联模型用于粗糙薄层弹性体接触刚度计算的适用性进行了讨论,进一步分析了粗糙薄层弹性体串联模型接触刚度的误差来源.研究结果表明:当薄层弹性体的基体层厚度小于10倍表面均方根粗糙度时,由传统粗糙层-基体层串联模型分析获得的粗糙薄层弹性体刚度误差将超过15%,误差主要来源于粗糙峰的大变形和基体层的局部变形不均匀的共同作用.     

基于渐近均匀化方法的准周期梁结构等效刚度数值实现方法研究

相比周期梁结构,准周期梁结构沿轴向梯度变化,具有更大的设计自由度,能够获得更好的结构性能。由于其非均质性,一般将其均匀化为具有等效性质的均质梁结构,但现有工作很少涉及准周期梁结构等效性质的计算。本文针对由周期梁结构映射而成的准周期梁结构,通过引入雅可比矩阵,基于渐近均匀化方法推导的单胞方程及其等效性质计算列式,并建立了其单胞方程及等效刚度的有限元求解列式。该方法可以处理沿轴向变形的任意微单胞构型,数值算例验证了其正确性和有效性。     

镀膜材料结构的弯曲刚度分析

本文用双层层合板模型研究了材料表面镀膜对结构力学性能的影响,通过引入基体刚度Ｄ＿ｓ、薄膜刚度Ｄ＿ｃ和平均Ｐｏｉｓｓｏｎ比ｖ＿ａ,使镀膜结构的弯曲问题归结为经典的非齐次双调和方程边值问题。例题计算结果表明材料表面的镀膜使材料中性轴上移,并且结构刚度有了比较大的提高。     

精化直接刚度法的不协调位移模式与收敛性分析

基于精化直接刚度法的不协调位移模式及有限元收敛理论中的ＩＰＴ条件，建立了Ｃ￣０类可分离位移型精化元的收敛性充分条件——强ＩＰＴ条件。进一步推出一族平面及空间Ｃ￣０类精化元并验证了其收敛性。     

NUMERICAL SIMULATION OF FIBROBLAST DUROTAXIS MIGRATION INDUCED BY STIFFNESS GRADIENT OF SUBSTRATE1)

建立了一种细胞趋硬性迁移的理论模型和有限元分析框架,为连续变刚度人工基质的试验设计提供理论依据。考虑了细胞体的黏弹性属性,以及细胞与基质间的配受体动态反应过程,并以配受体合成时间为时间步长,将细胞运动方程化为静力学形式进行求解。对有限元过程提出一种动约束,便于消除其结构矩阵的奇异性。结果表明,模型能够模拟黏着斑内部力的快速波动现象,细胞的运动速度与观测数据一致,可有效模拟20,h以上的长时程问题。     

ANALYSIS OF GROUNDING CHARACTERISTICS AND STRAIN ENERGY OF RADIAL TIRES WITH RADIAL STIFFNESS1)

利用轮胎综合试验机对径向刚度下子午线轮胎进行性能试验,采用正交试验法针对不同胎压、垂向载荷下轮胎的接地特性进行分析,结合仿真软件ABAQUS与试验进行对比。结果表明,橡胶材料Mooney-Rivli模型也具有一定的适用性,胎压增大时径向刚度发生线性变化,胎面印痕由椭圆形转变成近似矩形,印痕面积略微增大;随着胎压的不断增大,胎面印痕的面积显著减小,接触面的压力主要集中在胎肩,胎冠处也有所增加;胎压一定时,垂向载荷逐渐增大时,整个印痕面的应力呈对称分布,印痕面应力由内高外低逐渐向外高内低变化。建立数学模型与有限元软件同时对轮胎进行应变能分析,发现在低胎压150 kPa下受载荷时轮胎容易发生微小侧向位移同时发生变形,此时极易引起迟滞损失并造成应变能急剧增加。     

部分共同作用组合梁单元刚度矩阵改进

以钢-混凝土组合梁平衡微分方程的齐次解作为组合梁单元的位移函数,取消了要求单元两端滑移量为零的假定,给出了钢、混凝土和弹性夹层合而为一的组合梁单元刚度矩阵和等效节点荷载,为更好地分析由组合梁组成的复杂结构提供了有力的分析工具.     

钢丝软轴抗扭刚度的计算及测量

根据钢丝软轴基本参数的变化,确定其受载后其它几何尺寸的变化量,由此导出软轴两端相对扭转角进而得到钢丝软轴抗扭刚度的计算公式,此外,笔还在扭转试验机上对钢丝软轴的抗扭刚度进行实验测量,结果证实本理论计算值吻合于实际测量值。     

X状Z向碳pin增强泡沫夹层结构剪切刚度预报

综合考虑了面板对横向增强Z-pin的不同约束情况,结合空间网架结构和等效夹杂方法,提出了X状Z-pins增强泡沫夹层结构剪切刚度的预报模型,经实际计算后与已有的实验值和有限元模拟值比较,证明该方法具有足够的工程精度.计算表明,X状Z-pins能大幅度地提高泡沫夹层结构的剪切刚度,并具有良好的可设计性,可以通过改变Z-pin材料,Z-pin的体积分数、角度、直径等参数改变其力学性能.其中,Z-pin体积分数越大、拉伸模量越高、直径越大,Z-pins增强泡沫夹层结构的剪切刚度越高.     

并联机器人刚度与静力学研究现状与进展

并联机器人的刚度与静力学分析, 对于机构力学性能研究具有重要的理论价值和意义. 本文围绕杆支撑、绳牵引和钢带传动 3 种结构形式, 详细阐述了国内外并联机构刚度和静力学分析的研究现状. 着重从有限元、解析模型和性能分析 3 方面分析了杆支撑并联机构的刚度研究进展. 讨论了有关绳牵引并联机构中绳拉力、动载荷频率、绳牵引预紧力与刚度、静力学之间关系的研究成果. 根据钢带并联机器人结构的特殊性, 对钢带并联机构的刚度与静力学分析中可能遇到的失稳与振动问题进行了探讨. 最后, 对并联机器人技术发展情况进行总结与展望, 指出随着刚度分析与静力学分析的不断深入, 并联机器人的力学理论将会日趋成熟和完善, 为并联机器人机构优化设计提供更深入、系统的理论依据.      

考虑时变刚度特性的复合材料微结构拓扑优化设计方法

理想的骨折内固定植入物在组织愈合或修复的过程中,其结构性能需要满足不同愈合阶段对生物力学的需求.提出一种对生物可降解复合材料微结构的时变刚度特性进行调控设计的拓扑优化方法,以达到理想的骨折内固定植入物特殊的时变刚度特性需求.使用具有不同降解速率和刚度的两种可降解材料,以相对密度作为设计变量来描述不同材料的分布,以特定降...     

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通过试验模态分析,实测悬臂对接板的第一阶固有频率及振型, 将对接板的动力学问题转化为悬臂对接梁来求解. 借助计算机代数语言,编写对接梁的传递矩阵法程序. 推导出对接处含角刚度作为符号的方 程,输入第一阶固有频率就可识别出该处的角刚度,并通过实例验证了此法的有效性.     

变刚度梁挠度曲线的Green函数法求解

在变刚度梁的线弹性问题中,求解梁受静力荷载的挠度曲线常用解法有积分法与单位荷载法.本文从变刚度梁挠度曲线的微分方程出发,给出了变刚度梁挠度曲线的Green函数法解答,并分析了该解法的优点.从推导结果可以看到,本文提出的公式具有统一、精确、简洁、适合电算的特点,在编制杆系结构计算软件中将具有重要应用价值.