变截面圆轴扭转问题用非正交曲线坐标的新解法

本文是在飞机发动机涡轮轴应力分析的基础上提高为变截面圆轴扭转问题的一个新解法.利用向量的散度和旋度对不同坐标系是不变量的特点,通过张量分析推导出在任意非正交曲线坐标系中变截面圆轴扭转问题的平衡和协调方程,包括用应力函数表达的协调方程和应力函数与应力分量的关系式.用任意非正交曲线坐标和差分法求解应力函数.本文计算得到了全轴的等应力函数线和剪应力分布,并得到沿小凹槽边任意点的应力,计算结果和光弹试验结果接近.本文还计算了有解析解的空心锥轴,误差小于百分之一.通过计算说明本文提出的新解法收敛性很好,并且所需计算机容量少(可在容量32k的TQ-16机上同时计算800多个节点),应用方便,便于编排通用程序,计算量较有限元法少;另一方面,由于采用了任意非正交曲线坐标,因此,适用于解决复杂曲线边界的问题,提高了通常用的差分法的适应性和灵活性;此外,本方法用应力函数作为未知量,从所得的等应力函数线和等位移函数线图可以看出全轴应力分布的概况,对于改进设计很有帮助.     

任意形状薄壳统一的非线性稳定性方程

从文献（１）任意曲线坐标系中任意形状壳体非线性理论的普适平衡方程出发，导出了任意曲线坐标中任意形状壳体的非线性稳定笥方程手统一形式。     

高维线性插值方法及其在3维温度场计算中的应用

通过分析1维和2维线性插值可以推导出任意斜角直线坐标系下n维线性插值的一般计算公式以及有唯一解的条件,这一结论能够应用于三维温度场计算。可以将n维插值问题归结如下:已知n 1维空间中的n 1个点的坐标以及第n 2个点的n个坐标分量xn 2,1,x n 2,2,,xn 2,n,求解该点的第n 1个坐标分量xn 2,n 1。根据线性插值定义,第n 2个点位于前n 1个点所确定的n维超平面上。根据这一条件列写方程、求解方程可得到插值xn 2,n 1。n维插值问题有唯一解的条件是已知的n 1个点在n维空间中构成的多面体的体积不为0。推导过程在斜角直线坐标系中完成,因而结论具有较大普适性。     

正交曲线坐标系中平衡方程的简化推导

<正> 弹性力学中的正交曲线坐标系,工程中常用到的有平面极坐标、柱坐标和球坐标.正交曲线坐标系中平衡方程的建立,一般弹性力学教材都采用直接     

受任意载荷的旋转壳单元及其在压力容器中的应用

1.曲线坐标中承受非对称载荷的旋转壳单元文[1—2]建立了正交曲线坐标中的等参曲壳单元及相应的轴对称旋转壳单元。这些单元公式简便、精度较高、可节省机时并便于工程应用。对旋转壳,若把载荷和位移等沿环向展成付氏级数,也可以建立受任意载荷的旋转壳单元。分别取旋转壳中面的子午线、平行圆及法线为α、β及γ坐标线。当子午线为直线时取子午线的弧长s为α坐标,当子午线为曲线时则取中面法线与旋转轴的夹角φ为α坐标;取子午面的回转角为β坐标;取沿厚度方向至中面的距离为γ坐标(图2)     

空泡在非均匀流场中的运动特性

1.运动方程的建立 空泡在非均匀流场中的运动特点是空泡与液体间有相对运动,从而它不再保持球形.本文统一把空泡对液体的相对位移、空泡变形作为广义坐标向量,利用Lagrange方程建立空泡的运动方程. 取固定坐标系x_1 o_1 y_1,随液体运动的坐标系xoy,x轴与流动方向重合;rcθ为确定泡壁运动的球座标系.设在任意时刻t,空泡对称轴与x轴成a角,与c点运动方向一致,c为泡壁与对称轴所夹线段的中点.将极角θ(0≤θ≤π)分成m等分,对应于θ_i=     

正交曲线坐标系下弹性力学的应变张量——Jacobi矩阵的一个应用

借助于Jacobi矩阵的链式法则来导出曲线坐标系下的应变张量，导出曲线坐标系下矩阵形式的几何方程，作为例子，给出球坐标下的几何方程。     

SANDERS薄壳方程的自共轭性

本文对Sanders薄壳方程的自共轭性作了讨论.证明了以下三点: 1.通常的齐次边界条件是简单自共轭边界条件; 2.在简单自共轭边界条件下,Sanders薄壳方程是自共轭的、其蜕化(元矩)方程也是自共轭的; 3.任何薄壳理论,其满足功的互等定理与具有自共轭性所需条件是相同的: 作为6个变形分量的正定二次型的应变能函数存在. 由于Sanders薄壳理论在任意曲线坐标系中成立,故以上结论亦适用于任意曲线坐标系. 本文的讨论为采用Sanders理论对薄壳进行动力分析提供了理论准备.     

叶轮机械沿任意曲线的运动方程及其应用

本文推导了叶轮机械内理想气体沿任意曲线方向的运动方程,方程表示为流面上气体速度沿任意曲线方向变化率的一阶微分方程,适于求解。详细讨论了方程在S_1和S_2两类流面上的求解方法,包括电子计算机解和手算近似解。将计算实例与其它文献或实验结果作了比较,表明本文提供的方法适合在叶轮机械气动设计中应用。     

多层圆柱壳在轴压下稳定问题的数学弹性力学解

本文给出了稳定问题的平衡方程和边界条件的曲线坐标形式,用数学弹性力学的方法分析了两端简支的各向同性多层圆柱壳在轴压下的稳定问题,给出了可求解临界载荷的超越方程.用数值计算方法算得了临界载荷,并与夹层壳理论算得的结果作了比较.     

沿等色线的平衡微分方程及其在光弹性问题中的应用

本文利用正交曲线坐标,用简捷的方法导出正交曲线坐标系中的平衡微分方程;证明它是光弹性中著名的Lamé-Maxwell 方程和沿最大剪应力线的平衡微分方程的一般形式;并导出平面问题沿等色线的平衡微分方程,得出主应力差q、主应力和p 及主应力方向角(?)的一般关系式,举例说明了它的应用.1.正交曲线坐标的平衡微分方程设在ξη平面中,一点附近的微小单元体上的应     

非正交曲线坐标的叶轮机械三元跨声速流方程和特征理论

本文使用张量运算,导出非正交曲线坐标下三元弱守恒型方程、时间相关流面迭代方程及特征理论.它们对于求解叶轮机械三元带激波跨声速流场,进行周向、径向畸变的数值分析及颤振不稳定气动力计算等都是有价值的. 1.非正交曲线坐标下的三元弱守恒型方程 叶轮机械非正交曲线坐标三元流方程     

燃烧室两相流场亚网格燃烧模型的研究

在三维任意曲线坐标系下采用不同的亚网格燃烧模型对环形燃烧室火焰筒气液两相湍流瞬态反应流进行大涡模拟．计算中所采用的数学度模型有：k方程亚网格尺度模型估算亚网格湍流黏性;热通量辐射模型估算辐射换热,分别采用亚网格EBU燃烧模型（E-A model）、亚网格二阶矩输运方程模型（SOM）和亚网格二阶矩代数模型（SOM-A）估算化学反应速率．并在非交错网格系统下气相采用SIMPLE算法和混合差分格式求解,液相采用Lagrange处理,并用PSIC算法对其进行求解．通过实验结果和计算结果的比较,表明在三维任意曲线坐标系下对燃烧室火焰简两相湍流油雾燃烧流场进行大涡模拟,3种不同的亚网格燃烧模型都能真实反映两相湍流化学反应流流动及实际燃烧过程,而采用亚网格二阶矩输运方程模型稍优于其他两种亚网格燃烧模型．     

考虑法向压力梯度的三维旋转边界层计算

本文以量级分析为基础,建立了一般曲线坐标系上的三维旋转边界层方程。对旋转在边界层中的影响进行分析之后,提出了一个能够处理壁面法向压力梯度不为零问题的压力梯度迭代方法。在传统的Box法的基础上发展了一套完整的求解三维旋转边界层的方法和程序,并对螺旋面、压气机转子叶面以及圆柱面上的旋转边界层进行了计算,与他人的计算和实验的对比分析表明,该方法和程序是正确的,可用于求解任意几何物面上的三维旋转边界层。     

旋转拟稳定状态下的耦合热应力分析

本文引用旋转动坐标系，以导出在旋转拟稳定状态下的耦合热弹性方程，并应用以贝塞尔函数为坐标函数的加权余量法求解该方程。对数值结果进行了分析，导出了一些具有实际意义的结论     

刚柔耦合约束多体系统的动力分析

本文提出了描述柔性多体系统的牵连坐标系统。该系统由惯性参考系，牵连坐标系，物体坐标系及单元坐标系组成，实现了对刚体平动。刚体转动及弹性运动的连续分解，最大限度地消除了由于铡体大角度转动导致的非线性特性。以有限元法为基础，应用拉格朗日方程建立了在该坐标下的刚柔耦合约束多体系统的动力学控制方程，该方程具有耦合程度小，易于推导，编程及求解等优点，为大规模约束多体系统的动力分析提供了新的途径。本文还讨论了     

具有平直条状几何缺陷圆柱壳的弹塑性应力分析

1 引言在实际工程中,由于制造方面的原因,金属圆柱壳结构常常出现平直条状初始几何缺陷.为了探求几何缺陷对壳体应力分布的影响,本文基于初挠曲理论将初始几何缺陷以初挠度引入基本方程.考虑到壳体结构形状的不规则特点,建立了结点任意分布的广义样条子域位移模式,用内时理论构造壳体本构方程.该理论与经典塑性理论相比,具有方程形式简单、应用方便、收敛速度快等特点.2 基本方程与位移模式本文以圆柱壳的子午线和环线为曲线坐标,其中子午向坐标参数为z,环向坐标为转     

层状地基任意形状刚性基础动力响应求解

提出了基于积分变换、对偶方程与精细积分算法求解多层地基任意形状刚性基础的动力刚度问题. 首先在频率波数域内圆柱坐标体系中利用圆形微元的对称与反对称特性建立多层地基中格林影响函数的波动方程,然后将应力和位移关系表示成对偶形式进行精细积分求解以提高计算精度和稳定性. 再将任意形状刚性基础与地基的交界面离散化为一系列圆形微元,利用格林影响函数建立其平动与转动动力刚度的矩阵方程. 该求解方法高效、准确并且计算稳定,适于任意复杂多层地基任意形状基础动力刚度的计算.      

带曲线裂纹圆柱体的Saint-Venant扭转

文[1]用Melin变换求解了带径向裂纹系圆柱体的扭转问题。本文改用Cauchy型积分的方法简洁地将其推广至带任意内曲线裂纹系园柱体的扭转问题。 设挠曲函数W=K_φ(x,y),K为扭转率。若选取圆心为坐标原点,则φ的定解问题     

非理想,非完整约束轮对动力学

推导了铁道车辆轮轨接触的非完整约束方程,考虑动坐标系产生的惯性力和轮对转子的陀螺力矩效应,用绝对坐标法建立了任意曲线轨道动坐标系下轮对的动力学方程,通过迭代Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子同时得到接触点法向力（理想约束反力）和蠕滑力（非理想约束反力）针对两点接触引起的数值积分不稳定,提出了等铲一点接触模型,最后通过验算了Ｐａｓｃａｌ考题和仿真自由轮对的蛇行运动,验证了本文轮轨模型的正确性,为开发通用车辆动力学