考虑非线性变形的航天器柔性附件建模方法

针对航天器的柔性附件,将其简化为常见的大范围运动空间柔性梁结构。根据柔性体的非线性变形原理,考虑了弯曲和扭转的非线性因素的影响,在柔性梁的三个变形方向上均考虑了变形的二次耦合项。利用有限元方法进行离散并用Lagrange方程建立了非线性变形模式下的动力学方程,包含了较为完全的刚度矩阵和各种耦合项。对一大范围运动的空间梁进行了仿真计算,表明在运动速度较大并且基座具有大范围运动时,一次耦合模型与本文模型有一定差异,且初始变形对两种模型也会产生影响。     

冰激结构振动的非线性分析

冰对结构的作用表现为冰的变形和破碎两个阶段，具有间隙非线性特征本文根据试验结果，将非线性分析方法应用到冰激结构振动方程中，从理论上阐明，冰激柔性结果的振动是一种多频干扰自激和强迫振动系统，并研究了试验中观察到的锁频现象的机理。计算结果与试验结果是一致的。本文得到的冰力计算公式可用于海洋工程结构的设计计算。     

异型柱框架柱单元的非线性变形计算方法

本文提出了考虑混凝土“应力－应变”关系下降段和纵筋锚固滑移影响的钢筋混凝土异型（Ｌ、＋、Ｔ）柱非线性变形计算方法，用该方法计算的“Ｍ－ψ”曲线与试验结果符合较好。     

非线性大变形问题边界元分析的自校正方法

针对用增量法求解非线性方程解的漂移问题，在非线性问题边界元法计算中建立了自我校正方法，对在拖带坐标上建立的增量形式的基本方程，引入Ｌａｎｇｒａｎｇｅ校正因子，以全量形式的基本方程作为其辅助方程，在此基础上导出含校正项的边界积分方程，边界元自我校正方法的建立有效地保证了在非线性问题的计算中最终收敛在其解附近，提高了计算精度和运算效率。     

压电层合圆杆中的几何非线性波

利用有限变形理论,导出了描述压电层合杆中几何非线性波的传播方程.在端部作用有限振幅位移函数的边界条件下,用逐步近似法对位移函数进行了假设,推导出了一维压电杆中位移函数与电势函数之间的关系式,并应用变动参数法求解了变换得到的非齐次波动方程,得到了位移和电势的响应.数值分析表明:初始频率的改变对位移和电势的非线性特性影响不大;而初始振幅的增加会使非线性波形畸变特性明显增强.     

无额外自由度广义有限元非线性分析

将无额外自由度的广义有限元法由线弹性分析扩展到弹塑性大变形分析.局部强化函数的构建依赖于已有节点,不引入额外自由度,避免了线性相关性问题.在更新拉格朗日框架下,通过控制方程弱形式的线性化推导得到了节点内力的率形式,并分为材料和几何两部分.考虑超弹性和亚弹-塑性两种材料模型,采用Newton-Raphson迭代求解,给出...     

柔性索网结构的非线性变形

根据柔索应变与位移的非线性几何关系以及自重作用和温度影响下的平衡方程,采用欧拉描述的坐标系精确地求得了各点的位移和张力的解析解。对柔性索网结构建立的非线性代数方程组应用改进的Powell混合算法编制的高精度DNEQNF程序直接进行求解,给出了平面索网变形分析的数值算例并与相关文献进行了比较。算例结果表明与其它方法相比,本文方法对求解柔索的非线性变形问题求解简单,便于应用。     

非圆截面杆中的非线性扭转波及其行波解

研究了非圆截面杆中非线性扭转波的传播特性.由于非圆截面杆的扭转运动会伴随有横截面的翘曲,这种翘曲运动将引起扭转波的弥散.如果同时考虑有限扭转变形和翘曲弥散的共同作用,将会得到非线性扭转波的方程.在相平面上,对非线性扭转波动方程进行定性分析,结果表明,在一定条件下方程存在同宿轨道或异宿轨道,分别相应于方程的孤波解或冲击波解.本文利用Jacobi椭圆函数展开法,对该非线性方程进行求解,得到了非线性波动方程的三类准确周期解及相应的孤波解和冲击波解,讨论了这些解存在的必要条件.这些条件与定性分析的结果相一致.     

非线性弹性大变形材料梁的抗爆特性

从理论上探讨了非线性弹性大变形材料应用于抗爆结构的可行性,为此,基于等效结构体系的分析原理,将两端固定铰支梁的横向和纵向位移表示为三角级数形式,应用第二类Lagrange方程建立了非线性大变形材料梁的非线性分析方法,并且用ABAQUS有限元软件中的超弹性材料模型验证了所提出的方法的有效性。对典型的爆炸荷载作用下非线性弹性大变形材料梁的抗爆特性进行了分析,讨论了动力放大系数和材料性质及动荷载之间的关系。结果表明:与线弹性小变形材料相比,非线性弹性大变形材料具有优良的抗爆特性,结构的抗爆能力随结构变形的增大而显著提高。     

热冲击下机械结构非线性热力耦合模型的建立

在热弹性耦合理论的基础上，考虑热冲击作用下弹塑性变形功的影响，建立了非线性热力耦合有限元模型。其中包括：基于能量守恒原理建立的非线性瞬态温度场模型；考虑几何非线性及材料非线性的位移场模型；求得改进应力场的最小二乘法模型。基于FEPG软件平台进行了实例求解，计算结果表明了此耦合模型的有效性。此模型的建立，拓展了热力耦合理论的应用范围，具有较高的工程实用价值。     

作大运动弹性薄板中的几何非线性与耦合变形

导出作大范围刚体运动弹性薄板包括了几何非线性和中面变形之间的相互耦合（耦合变形）的动力学控制方程．分析了几何非线性和耦合变形各自对系统动力学性质的影响,得到了在传统方法上只考虑几何非线性,系统将通过同宿轨分岔过渡到混沌运动;若在传统方法上考虑耦合变形,系统稳定且数值解收敛,与实际情形相符．     

非线性科学——从范例到实用(Ⅱ)

<正> 3 确定性浑沌和分形 确定性浑沌(deterministic chaos)是应用于过去20年内数学和自然界大量非线性系统中观察到的非周期,不规则,不能预计和随机等行为的用语。尽管过程是严格确定性的,并且所有的力是已知的,但长期行为却不能预计,而且是象掷钱币那样地随机。 由确定性规律决定的系统可以有效地表现出随机行为,这完全与我们通常的直觉相违背。也许这是由于直觉在先天上是“线性”的;确实,确定性浑沌不可能出现在线性系统     

非线性科学——从范例到实用(Ⅲ)

<正> 4 复杂的图形和图象 当一个空间扩展的非线性系统被驱向远离平衡态时,典型出现的很多局部拟序结构能把它们本身组织成规则或随机空间图象(patterns)的奇妙排列。可能最熟悉的例子是湍流。在这种流动中,尽管人们经常观察到拟序结构的图象,时间行为却是浑沌的:回想起图3a中红斑周围的旋涡的复杂图形(configuration)。图象形成和选择的过程出现在整个自然界,出现在范围从电离层中的电磁波,经冶金学中的细观尺度晶体结构(mesoscale     

有限变形弹性杆中的非线性波及周期解

利用Hamilton变分原理,导出了计及有限变形和横向Possion效应的弹性杆中非线性纵向波动方程.利用Jacobi椭圆正弦函数展开和第三类Jacobi椭圆函数展开法,对该方程和截断的非线性方程进行求解,得到了非线性波动方程的两类准确周期解及相应的孤波解和冲击波解,讨论了这些解存在的必要条件.     

丁基橡胶粘弹性材料的非线性蠕变本构描述

对丁基橡胶ZN-17粘弹性材料进行了不同温度、不同应力水平下的蠕变实验,揭示了该材料的非线性蠕变特性。基于蠕变实验结果,对标准线性固体模型描述该材料蠕变行为的预言能力进行了评估,提出了新的非线性蠕变本构模型。通过与实验结果比较,表明新模型能较好地描述该材料的非线性蠕变特性。     

蜂窝材料的非线性剪切行为

将梁的弹性大挠度弯曲理论应用于蜂窝壁板,研究了大变形条件下蜂窝材料的非线性剪切变形行为.研究中将椭圆积分形式的解答应用于蜂窝胞元的壁板,并利用平衡和变形谐调条件建立了相应的非线性代数方程组,然后利用牛顿一拉夫森迭代法求解.在上述数值解法的基础上,确定了等效剪应力和剪应变间的非线性曲线,并给出了剪切模量的非线性修正因子,该因子只与蜂窝形状和变形情况有关,而与细长比无关,因而能描述一类蜂窝材料的剪切行为.与有限元数值结果的比较表明,此方法具有较好的精度.     

椭圆形平面预应力索网大变形非线性自由振动研究

对椭圆形边界的平面索网结构自由振动的主频率进行了研究,考虑索网结构大变形产生的几何非线性项的影响,用最小势能原理推导了非线性振动的微分方程,研究了线性振动频率、大振幅振动频率和大变形后小振幅的振动频率计算方法,并对3个频率进行了比较分析.     

非线性载荷作用下圆形薄膜的有限变形分析

利用修改后的应变能函数分析了作为细胞层载体的超弹性薄膜在非线性载荷作用下的有限变形问题.运用打靶法对控制方程进行了求解,讨论了本构参数n和α对薄膜变形的影响.计算结果表明:本构参数的增大会对材料产生强化作用;由于非线性载荷的影响,本构参数在n=1附近,薄膜曲率的变化趋势会相反;随着本构参数的减小,薄膜的不稳定点会在薄膜达到较小膨胀体积时出现.     

具有非线性homologous变形约束的桁架结构形态分析

研究了具有非线性homologous变形约束条件的桁架结构形态分析问题。在已有的线性homologous变形约束桁架形态分析的基础上,将结构的节点分成三类:homologous变形约束节点,形状可变节点和边界点。运用Moore-Penrose广义逆矩阵性质,将基础方程组解的存在条件表示为包含形状可变节点未知坐标的非线性方程组,为采用Newton-Raphson方法求解非线性方程组,对AA (A为任意矩阵,A 为A的Moore-Penrose广义逆矩阵)求偏导数,找到了满足保型要求的形态,给出的桁架算例说明了本文方法的有效性。     

分层总和法在有承台单桩非线性分析中的应用—变形总和法

本文运用弹性半空间无限体的明德林理论和浅基础中的分层总和法，对桩土间滑动采用刚塑性模型，分析了桩－台－土相互作用的机理，并对带台单桩的工作性态较详尽的对比及分析。通过与某实际工程试桩资料比较，理论计算Ｐ－Ｓ曲线与试桩Ｐ－Ｓ曲线基本吻合，证明了本文计算方法的正确性，计算及分析结果对桩基的设计和研究有较大的参考价值。