轴对称薄壁结构自由振动的边界元分析

采用双互易法分析薄壁轴对称结构自由振动的特征频率以及特征模态.首先,采用径向基函数插值域积分里的位移,利用双互易法将域积分转化为子午面边界的积分.然后,将边界物理量、基本解和特解展开为傅里叶级数,沿环向积分后得到的边界积分方程可用于轴对称结构带体积力问题和受非对称载荷的动力学分析,其积分域为轴对称结构子午面边界上的线积分,进一步降低了问题的维度和离散的难度.文章详细探讨了源点处于对称轴的特殊情况,根据基本解和特解的退化形式,针对无体积力和有体积力分别给出了处理奇异矩阵的方案.对于薄壁结构,采用双曲正弦变换处理近奇异积分有效提高积分精度.最后将双互易法和双曲正弦变化应用于薄壁轴对称结构带体积力的静力学和自由振动分析.数值结果表明,文章提出的处理奇异矩阵的方法能够有效处理源点处于对称轴的情况;当圆筒厚高比为10~(-3),边界元计算的特征频率的相对误差为10~(-3),且优于有限元的结果.     

截顶旋转薄壳轴对称超高频自由振动的奇异摄动解

旋转薄壳作轴对称自由振动的本征圆频率,在薄壳理论的精率范围内,最高只能求到量级ω～0(h-1/2),称为超高频,对应的本征模态在空间尺度上是快变的,变化指数为1/2。在时间尺度上是多重尺度的,在两端边界处存在着非完整的边界层,其频谱分为两个子系列,一个频率子系列所对应的本征模态是拟切向的,它们主要受面内边条件的影响,另一个频率子系列对应着拟法向本征模态,它们主要受面外边条件的影响。本文用奇异摄动方法得到以上结论,给出了在全部可能的齐次条件下的求解步骤,最后举了圆柱壳的数值算例。     

边界元分析薄板自由振动问题的一个近似方法

本文提出边界元法分析域内具有支承及集中质量的薄板自由振动问题的近似方法，该方法在利用基本解的基础上，将域内积分化为边界积分来处理，节省了工作量，文中计算实例结果表明，该方法的精度满足实际工程的要求。．     

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。     

粘弹性结构自由振动分析

提出一种分析粘弹性结构自振特性的数值方法,通过弹性等效空间特征值问题及一个代数方程的求解,得出粘弹性结构的频率及振型。此外建立了薄板的粘弹性动力方程并给出相应的求解方法。文中做了数值验证。     

考虑横向拉伸的FGM夹层双曲扁壳自由振动分析

在双曲正弦高阶剪切变形理论的基础上,针对横向位移增加厚度坐标的幂函数项,考虑了横向拉伸的影响,研究了简支条件下功能梯度夹层双曲扁壳的自由振动。基于Hamilton原理推导出了其动力学模型,利用Navier方法计算了表层是功能梯度材料,芯层是匀质材料的双曲扁壳的量纲为一的固有频率,并与已有结果进行了比较。分析了功能梯度材料性质梯度变化指数、芯层厚度、长厚比、曲率半径与厚度比对量纲为一的固有频率的影响。结果表明:与已有结果比较,基于考虑横向拉伸影响的正弦剪切变形理论,功能梯度夹层双曲扁壳对量纲为一的固有频率的计算结果是准确的;量纲为一的固有频率随着材料性质梯度变化指数的增加而单调减小,随着长厚比的增加而单调增加,随着芯层厚度的增加而单调增加。     

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。     

基于区域分解的薄壁回转壳自由振动分析

提出了一种区域分解法来分析不同组合边界条件的薄壁回转壳的自由振动.首先沿壳体母线方向将壳体分解为一些自由壳段,并采用广义变分和最小二乘加权残值法将壳体分区界面上的位移协调方程引入到壳体的势能泛函中;然后将壳段位移变量以Fourier级数和Chebyshev多项式展开,对总的势能泛函变分后得到回转壳的离散动力学方程.采用区域分解法分析了不同边界条件的圆柱壳、圆锥壳、抛物壳的自由振动,并将计算结果与其它文献值及 ANSYS 结果对比,结果表明:随着回转壳分区数目的增大,区域分解法计算出的壳体频率很快收敛;本文结果与其它方法计算结果非常吻合(相对误差不超过0.4%).采用该方法可高效计算不同组合边界条件回转壳体的低阶和高阶振动频率.     

复合材料旋转壳自由振动分析的新方法

提出了一种半解析区域分解法来分析任意边界条件的复合材料层合旋转壳自由振动. 沿壳体旋转轴线将壳体分解为一些自由的层合壳段, 视位移边界界面为一种特殊的分区界面;采用分区广义变分和最小二乘加权残值法将壳体所有分区界面上的位移协调方程引入到壳体的能量泛函中, 使层合壳的振动分析问题归结为无约束泛函变分问题. 层合壳段位移变量采用Fourier 级数和Chebyshev 多项式展开. 以不同边界条件的层合圆柱壳、圆锥壳及球壳为例, 采用区域分解法分析了其自由振动, 并将计算结果与其他文献值进行了对比. 算例表明, 该方法具有高效率、高精度和收敛性好等优点.     

FREE VIBRATION ANALYSIS OF ARBITRARY SHAPED PLATES BY BOUNDARY KNOT METHOD

The boundary knot method （BKM） is a truly meshless boundary-type radial basis function （RBF） collocation scheme, where the general solution is employed instead of the fundamental solution to avoid the fictitious outside boundary of the physical domain of interest. In this study, the BKM is first used to calculate the free vibration of free and simply-upported thin plates. Compared with the analytical solution and ANSYS （a commercial FEM code） results, the present BKM is highly accurate and fast convergent.     

FREE VIBRATION ANALYSIS OF SIMPLY SUPPORTED BEAM WITH BREATHING CRACK USING PERTURBATION METHOD

In this paper, a new analytical method for vibration analysis of a cracked simply supported beam is investigated. By considering a nonlinear model for the fatigue crack, the governing equation of motion of the cracked beam is solved using perturbation method. The solution of the governing equation reveals the superhaxmonics of the fundamental frequency due to the nonlinear effects in the dynamic response of the cracked beam. Furthermore, considering such a solution, an explicit expression is also derived for the system damping changes due to the changes in the crack parameters, geometric dimensions and mechanical properties of the cracked beam. The results show that an increase in the crack severity and approaching the crack location to the middle of the beam increase the system damping. In order to validate the results, changes in the fundamental frequency ratios against the fatigue crack severities are compared with those of experimental results available in the literature. Also, a comparison is made between the free response of the cracked beam with a given crack depth and location obtained by the proposed analytical solution and that of the numerical method. The results of the proposed method agree with the experimental and numerical results.     

压电-弹性层合梁自由振动分析的新方法

将状态空间法和微分求积法相结合,分析了压电-弹性层合梁的自由振动. 通过微分求积把状态方程在每一个节点处离散,进而求得解答. 选用不同的节点数目, 分析了方法的收敛性. 计算结果与相关文献的结果能较好地符合. 该方法 对于分析压电-弹性层合梁的工程振动问题非常方便.     

黏弹性夹层环形薄板自由振动的理论解

基于薄板小挠度理论和Kelvin-Voigt 黏弹性本构方程,建立了黏弹性夹层环形薄板振动控制方程.采用分离变量法计算了内边固支、外边自由黏弹性夹层环形薄板的固有频率和振型,并与有限元计算结果进行比较. 分别讨论了夹心层比和内外半径比对固有频率及衰减系数的影响. 研究表明:系统频率随夹心层厚度增大,先增大后减小,而衰减系数一直增大;系统频率和衰减系数随内外半径比增大而增大.     

非圆柱壳在各种边界条件下的自由振动分析

本文用一种特殊的坐标变换将具有复杂截面形状的柱壳映射成圆柱壳,然后只需对变换后的圆柱壳作振动分析就可获得非圆柱壳在各种边界条件下的固有频率与振型。文中首次系统地给出了椭圆柱壳在各种边界条件下的频率系数,研究了拱预平底截面形状柱壳的自由振动问题。最后讨论了截面形状和边界条件变化对固有频率的影响,并和前人的研究结果作了比较,表明本方法是正确的。     

APPLICATION OF THE DUAL RECIPROCITY BOUNDARY ELEMENT METHOD TO SOLUTION OF NONLINEAR DIFFERENTIAL EQUATION

In this paper the dual reciprocity boundary element method is employed to solve nonlinear differential equation ∇² u+u+ɛu ³ =b. Results obtained in an example have a good agreement with those by FEM and show the applicability and simplicity of dual reciprocity method(DRM)in solving nonlinear differential equations.     

结构安定分析的Galerkin边界元方法

基于Melan静力安定定理,利用Galerkin边界元方法建立了多组交变载荷作用下结构安定分析的下限计算格式.在给定载荷域的载荷角点所对应载荷作用下,采用Galerkin边界元法计算相应的虚拟弹性应力场,并且利用结构在Galerkin边界元弹塑性增量计算中同一增量步中不同迭代步之间的应力差作为自平衡应力场的基矢量,通过这些基矢量的线性组合构造了自平衡应力场,大大降低了所形成的数学规划问题的未知变量数.并通过复合形法对非线性规划问题直接进行求解,得到了结构在交变载荷作用下的下限安定乘子.计算结果表明,所采用的方法具有较高的精度和计算效率.     

无单元法分析薄板自由振动问题

提出了分析四边简支和四边固定薄板自由振动问题的无单元法，推导了无单元法的插值函数，从变分原理出发导出薄板自由振动的质量矩阵和刚度矩阵，编制了相应的计算程序，通过计算实例与其它方法的结果进行比较．数值结果表明无单元法具有一系列优点。