贮液容器的晃动分析

贮液容器在晃动下的液固耦合振动问题是人们一直想解决的工程难题之一.本文以能量法导出了随时间作交替晃动的贮液容器的广义变分泛函,给出了这类问题的解法,并通过数值算例,对这类耦合振动的特征作了简要的分析.     

部分浸入水中的柔性梁非线性自由振动

研究了浸入水中的柔性梁非线性自由振动,假设其底端具有线弹性扭转弹簧支撑,顶端附有不计体积的集中质量块.推导了梁的运动控制方程和边界条件,由于考虑了大挠度,法向运动和轴向运动是非线性耦合的,使用Morison方程给出了流体力的表达式,利用有限差分法和Runge-Kutta法数值分析了梁在真空中和在水中的自由振动,讨论了参数对振动模态、固有频率等的影响.     

风机塔筒结构横向振动特性的快速计算方法

本文提出了一种风机塔筒结构横向振动特性的快速计算方法.将机舱和叶片整体、连接法兰盘分别简化为集中质量,塔筒简化为非均匀悬臂梁,建立风机塔筒结构横向振动方程.给出了用假设模态法计算塔筒结构固有频率和模态函数的过程.通过与文献及有限元数值结果比较验证了方法的有效性.本文方法仅需给出结构的基本参数,如截面半径变化规律、法兰盘位置和质量、机舱及叶片质量,便可快速求解其频率和模态,无需建立其复杂的力学模型.     

四边自由的矩形厚板的自由振动

由于要满足自由边的条件,使得本文所研究的板的分析相当困难。本文采用叠加法完满的解决了这个不易克服的困难,并使得边界条件能满足到任意精度,所取的位移解的每一项都严格满足控制微分方程。     

考虑液面波动和液体压缩时一侧受液作用县壁梁的横振分析

本文分析一侧部分受有液体作用悬臂梁的横向自由振动，同时考虑了液面波动和液体可压缩性对悬臂梁自振待性的影响。利用一组广义三角级数的正交完备性，求得了悬臂梁与液体耦联振动的振型函数和频率方程的精确析解，最后给出了几个数值算例。     

固—液耦合Timoshenko管道的稳定性分析

根据Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理的固－液耦合振同分方程用幂级数法计算了Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ管道的固有频率和临界流速。给出了管道前三阶固有频率－流速的关系曲线,分析了转动惯量对该输流管道的稳定特性的影响。计算结果表明,转动一对两端简支的固－液合Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ管道的静力失稳没有影响,但对其频率特性和动力失稳有影响。     

钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合晃动——弹性底板

针对小幅晃动的理想液体,根据钢筋混凝土矩形贮液结构的液-固耦合振动模型和数理方程理论,推导了结构内液体的速度势函数.针对Winkler弹性地基的情况,应用能量原理推导了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动频率的计算公式.为便于工程应用,给出了钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的计算公式.结合数值算例,讨论了混凝土弹性模量、基床系数、液体密度和底板的相对厚度等对钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合晃动基本频率的影响,从而为以后工程结构中钢筋混凝土矩形贮液结构的设计计算提供了理论依据.     

薄壁圆筒仓的自由振动

为了便于解出圆筒壳的内力起见,本文提出一种求解圆筒壳内力的简易方法,它利用惯性力的分量值代替外部荷载矢量Z的法向分量。本文中推出的频谱公式便于编程电算,最后用它计算工程实例。     

水下环向双周期加肋圆柱壳体的自由振动

以浸没于水中的弹性环向双周期加肋薄圆柱壳为研究对象，考虑介质与结构振动的耦合效应，研究流固耦合系统的自由振动。基于Kennard薄壳理论、Helmholtz方程以及壳壁外表面的运动协调条件，并借助Dirac-δ函数引进肋骨对壳体的作用，从而建立耦合系统的运动方程。通过富氏积分变换、引进算子，并利用算子的周期性，得到系统的频率方程。采用沿实波数轴搜索求根的方法，重点计算了水下无限长环向双周期加肋柱壳的自由传播波频率系数，并进一步研究了流场和肋参数对壳体固有频率的影响。     

浸没的球面各向同性球壳的自由振动

本文引入三个们移函数并用球面调和函数展开，可将球面各向同性弹性力学的基本方程转化成一个独立的二阶常微分方程和另一个耦合的二阶常微分方程组，采用液动压力表示流体与壳的相互作用，可以把无限大不可压缩流体中任意厚度球面各向同性球壳的自由振动频率计算归结为一个代数循征值问题，文中计算了若干种情况下球壳的频率，在各向同性情形与有关文献作了比较。     

面内平动板横向振动研究进展

面内平动板的力学行为正日益引起研究者的关注.由于面内平动板的力学性能取决于横向、轴向和侧向三个方向非线性耦合演化的结果,发展相应的多尺度数值模拟方法已成为该领域研究工作的一个热点方向.论文综述了面内平动板横向振动的研究进展,讨论了所研究问题的数学模型,建立了可整合板任意本构关系的统一的动力学方程,总结了面内平动板的模态分析、线性参数振动、非线性自由振动、非线性参数振动和受迫振动的研究进展,介绍了目前研究中近似解析方法和数值方法的应用情况.最后总结现阶段的研究成果,并提出该研究方向今后尚待深入研究的若干重要问题.     

浸没的球面各向同性球壳自由振动的中厚壳理论

采用六模态的中厚壳理论研究了可压缩流体中球面各向同性球壳的自由振动，即在分析中考虑了剪切变形，旋转惯量和横向正应变的影响，引入５个辅助变量可以理到两类振动及其频率方程，对频率方程作了简化并算例进行了相应的探讨。     

LARGE AMPLITUDE FREE VIBRATIONS OF LAMINATED COMPOSITE PLATES

This paper deals with large amplitude free flexural vibrations of laminated composite plates using a 9-node Heterosis degenerated isoparametric quadrilateral element, including the effects of transverse shear and rotary inertia. The nonlinear dynamic equations of the plates are formulated in von Karman's sense. Amplitude-frequency relationships are obtained through dynamic response history using the Newmark numerical integration scheme. Detailed numerical results based on various parameters are presented for orthotropic laminated plates with different boundary conditions. The rectangular anti-symmetric cross-ply plates show the softening type of nonlinearity for initial small amplitudes. The displacement amplitudes decrease and nonlinear frequencies increase with the increment of time. Supported by the NNSFC (No. 19672033), the National Key Project on Basic Research and Applied Research (PD9521904) and the Doctoral Training Foundation of Education Commission of China(No. 98000304).     

变水深坝—库系统耦振分析的边界元—有限元混合法

常用的混合元法解变水深坝－库系统的耦振，需要对变水深部分的流场进行域离散，计算工作量大，该文利用Ｆｒｉｅｄｍａｎ的算子函数理论，构造了势流问题在无限长带形域中的Ｇｒｅｅｎ函数，从而使流场的边界元剖分只限于变水深区域的边界，关于坝体仍采用有限元离散，最后借助所导出的有限元－边界元格式对坝－库系统的实例作了数值计算，结果证明了它的有效性。     

深埋椭圆形片状裂纹的偏折扩展

基于无限大弹性基体深埋椭圆形片状裂纹的变形场,推导了椭圆形片状裂纹的能量释放率,采用能量平衡方法建立了椭圆形片状裂纹承受拉应力和剪应力时的复合断裂准则. 考虑裂纹在拉-剪应力作用下的偏折扩展,分析了裂纹的偏折方向,提出了椭圆形片状裂纹发生偏折扩展时的初始偏折位置的确定方法.      

EXACT SOLUTIONS FOR FREE IN-PLANE VIBRATIONS OF RECTANGULAR PLATES

All possible exact solutions are successfully obtained in terms of 10 sets of distinct eigensolutions for the free in-plane vibration of isotropic rectangular plates. The plates have simply supported condition at two opposite edges and any combination of classical boundary conditions at the other two edges. The exact solutions are validated through both mathematical proof and comparisons with the solutions of differential quadrature method. Some unusual phenomena are revealed in free in-plane vibrations of rectangular plates due to one of the eigenvalues being zero. This work constitutes an improved version of very recent corresponding work by the same authors [Int. J. Mech. Sci., 2009, 51: 246-255]. Both the solution forms and solving procedures in the previous work are substantially simplified. Some new results are also given, which are useful for validation purpose in future.     

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主要基于三维弹性力学和状态空间法给出了四边简支各向同性矩形层合板自由振动和 强迫振动问题的精确解. 首先基于三维弹性力学建立了层合板的基本方程,利用状态空间法 解决了层合板的自由振动问题,然后根据Lagrange动力学方程求解了层合板受到横向冲击时 的强迫振动响应.     

弹性基础上压杆的横向非线性自由振动与屈曲

基于Hamilton 原理,运用假设时间模态法,得到了弹性基础上压杆的横向非线性自由振动与屈曲的位移型常微分控制方程. 考虑一端固定另一端可移简支边界条件,采用打靶法得到了结构第一至第三阶结构频率与一阶屈曲载荷的数值结果. 结果表明：随轴心压力增加,结构频率减小;随弹性基础刚度增加,结构频率与屈曲载荷均增加;弹性基础刚度对结构频率的影响随振型阶数增加在减小;在小振幅的情形下,不同振型对一阶屈曲载荷的影响很小.     

EXACT SOLUTIONS FOR FREE VIBRATIONS OF TRANSVERSELY ISOTROPIC CIRCULAR PLATES

By virtue of the general solution of dynamic elasticity equations for transverse isotropy as well as the variable separation method, three-dimensional exact solutions of circular plates are obtained under two types of boundary conditions. The solutions can consider both axisymmetric and non-axisymmetric cases. Solutions based on the classical plate theory and Mindlin plate theory are also presented under the corresponding boundary conditions. Numerical results are finally presented and comparisons between the three theories are made. The project is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19872060).