厚圆板轴对称振动的弹性力学解

本文以轴对称三维弹性力学基本方程为基础,导出厚圆板强迫振动的状态方程式。利用Ｍａｃｌａｕｒｉｎ级数和Ｓｙｌｖｅｓｔｅｒ定理,厚圆板的位移和应力可以用中面位移和应力的微分算子表示。通过载荷分解和圆板表面条件,可以得到厚圆板在对称载荷与反对称载荷作用下的振动控制方程。求解了厚圆板在周边固支和简支条件下的对称与反对称的自由振动问题。通过数值计算得到了这两类自由振动的固有频率。本文的方法适用于求解厚圆板在     

圆柱壳在两种非轴对称同步移动载荷作用下的动力响应

论文根据工程实例计算的需要,研究了有限长弹性圆柱薄壳在两种非轴对称同步移动载荷作用下的动力响应问题.两种非轴对称同步移动载荷作用是指非轴对称移动的集中载荷,以及同步移动且作用范围随移动位置增加的均布载荷的共同作用.建立了在上述两种不同类型载荷作用下的具有对称形式的动力学微分方程组;分别采用Dirac函数与Heaviside函数表示移动的均布载荷与集中载荷,设定位移函数的基础上,应用Galerkin法及Laplace变换,求得了圆柱薄壳应力与位移动态响应的解析解;通过具体算例,将所得到解析解的计算结果与ANSYS数值解进行了对比分析,验证了解析解的可靠性.     

轴对称弹性体的有限元法(网格结点自动形成)

一、前言在生产实际中,经常会提出一些在轴对称载荷作用下轴对称结构的应力分析问题。往往由于结构的几何形状复杂,材料非均质,采用解析法求解是困难的,必须借助于近似的数值解法,有限元法对解决弹性力学问题就是一种强有力的计算工具。对于结构的几何形状、约束情况、外载荷条件等均对称于某一轴时,其应力、应变、位移分布也必然对称于该轴,它们在圆柱坐标系中,只是r、z的函数,与θ无关,可看作二维问题的特殊情形,被划分的单元体是一些园环体,结点是园环线,基本未知量是结点园环线在径向和轴向的位移。      

轴对称热-力埋置载荷下半空间饱和孔隙介质的动力响应

基于修正的Biot热弹性本构理论,得到了饱和多孔介质热-力耦合的动力学控制方程.针对半空间孔隙介质在内置简谐热-力轴对称载荷作用下的动力问题,利用Hankel变换获得了响应的解析表达式,并利用Han-kel逆变换进行数值求解,分析了埋置深度、表面热边界条件等对响应的影响规律.结果表明:孔隙水压力在载荷作用处上方有负压出现;环向、径向及竖向应力在载荷作用处发生突变,且在载荷作用处上方均出现拉应力;在载荷作用处下方,孔隙水压力及竖向、径向和环向应力均随着深度的增大而减小.当内置热载荷仅设置温差,而无外热源输入时,温差对孔隙介质中的响应几乎不产生影响.当孔隙介质表面绝热时,孔隙水压力小于表面等温情况下的值.     

求解轴对称结构侧向冲击响应的一种快速算法

轴对称结构在侧向冲击载荷下的动力响应分析,一般采用解析、半解析法或者直接进行有限元数值模拟,这些方法均有一定的局限性.本文依据线性动力学问题的叠加原理,提出了一种基于有限元分析和线性叠加的快速算法.该方法首先采用多条母线对载荷进行离散,然后采用有限元计算结构在单个"载荷单元"作用下的动力响应,最后采用坐标旋转和线性叠加的方法计算得到结构在复杂分布载荷作用下的响应.算例表明,本文提出的算法是正确、有效的,并且具有快速、简便、灵活的特点.     

磁-电-弹性半空间在轴对称热载荷作用下的三维问题研究

考虑力-电-磁-热等多场耦合作用,基于线性理论给出了磁-电-弹性半空间在表面轴对称温度载荷作用下的热-磁-电-弹性分析,并得到了问题的解析解.利用Hankel积分变换法求解了磁-电-弹性材料中的热传导及控制方程,讨论了在磁-电-弹性半空间在边界表面上作用局部热载荷时的混合边值问题,利用积分变换和积分方程技术,通过在边界表面上施加应力自由及磁-电开路条件,推导得到了磁-电-弹性半空间中位移、电势及磁势的积分形式的表达式.获得了磁-电-弹性半空间中温度场的解析表达式并且给出了应力,电位移和磁通量的解析解.数值计算结果表明温度载荷对磁-电-弹性场的分布有显著影响.当温度载荷作用的圆域半径增大时,最大正应力发生的位置会远离半无限大体的边界;反之当温度载荷作用的圆域半径减小时,最大应力发生的位置会靠近半无限大体的边界.电场和磁场在温度载荷作用的圆域内在边界表面附近有明显的强化,而磁-电-弹性场强化区域的强化程度跟温度载荷的大小和作用区域大小相关.本研究的相关结果对智能材料和结构在热载荷作用下的设计和制造具有指导意义.     

水平圆柱薄壳非轴对称载荷作用内力分析

近年来大直径圆柱形薄壳结构烟风煤粉管道的使用呈增长趋势.水平圆柱薄壳在非轴对称载荷作用下的内力常按整体梁理论或壳的无矩理论计算,无法反映载荷作用边界的弯曲应力.本文结合圆柱壳的无矩理论和弯矩理论,得到了简支水平圆柱薄壳在任意高度内部积灰（粉）、风、雪、自重、地震作用下的内力解析解,且理论解与三维有限元分析结果非常接近.研究结果可推广到类似的非轴对称变形圆柱壳,并为水平薄壁圆柱壳结构设计提供依据.     

热超弹性薄板非对称拉伸的分岔和稳定性

本文应用超弹性材料的有限变形理论分析了在面内等双向拉伸死载荷作用下不可压热超弹性方形薄板发生非对称变形的分岔及其稳定性问题.给出了方板变形的分岔曲线和临界载荷,发现对受面内等双向拉伸载荷作用的均匀方板,当拉伸载荷值较小时,方板双向等伸长变形,发生对称的拉伸变形;但当此载荷值大于某一临界值时,从方板的对称拉伸变形中分岔出非对称的变形,方板在两个方向的变形不再相等.通过变形发生分岔前后的能量比较发现,分岔后的对称变形是不稳定的,而非对称变形是稳定的.同时,给出了板中的应力分布曲线,并由不同温度下变形的分岔曲线和应力分布曲线讨论了温度对方板变形和板中的应力分布的影响.     

形状记忆合金管接头空间轴对称有限元分析

本文采用形状记忆合金（ＳＭＡ）的三维本构方程和有限变形理论，考虑拉、压不同应力状态对相变点移动的规律，编制了ＳＭＡ轴对称大变形的有限元程序，与单向拉伸下解析所得的应力、应变曲线相比，证实程序的正确性．文末计算一ＳＭＡ管接头，并指出按空间轴对称计算的必要性．     

载荷作用下对称结构的内力和位移

对称结构在对称载荷作用下,内力和位移对称;在反对称载荷作用下,内力和位移反对称。这是利用对称性简化结构计算的根据。该文用更能反映对称性数学本质的方法,证明了上述结论。这一工作将使结构力学中对称性利用的叙述更简洁,逻辑更严密。以此为基础,对载荷作用下对称结构的内力和位移的理论进行了整理。     

INTERNAL FORCE AND DISPLACEMENT OF A SYMMETRIC STRUCTURE UNDER LOAD

对称结构在对称载荷作用下,内力和位移对称;在反对称载荷作用下,内力和位移反对称。这是利用对称性简化结构计算的根据。该文用更能反映对称性数学本质的方法,证明了上述结论。这一工作将使结构力学中对称性利用的叙述更简洁,逻辑更严密。以此为基础,对载荷作用下对称结构的内力和位移的理论进行了整理。     

厚壁圆筒的载荷特征与变形规律研究

为了研究厚壁圆筒在受到相同冲量但载荷特征不同时材料的变形规律,分别采用解析解、LS-DYNA软件和有限元计算程序对厚壁圆筒在受到内压作用下的力学响应进行了计算比较,在得到基本一致的结果后,利用有限元计算程序对冲量相同时四种加载方式下厚壁圆筒的动力学响应进行了计算,计算结果表明冲量相同时,不同载荷特征的载荷作用下的应变是不同的,应变与载荷作用时间和大小相关.     

变截面弹性支承连续梁弯曲计算程序

1.程序功能 程序用BASIC语言编写,可在IBM微机系列及其兼容机上通用。 本程序可用于在各种载荷作用下,弹性支承、弹性地基和支座沉陷多种情况的变截面连续梁的弯曲计算,具有计算支座反力,计算指定截面的内力和变形,寻找最大内力和变形及其所在的截面位置,绘制全梁的内力图和变形图等多种功能。     

在边缘载荷作用下中心开孔圆底扁薄球壳的轴对称稳定性

符号 r 扁球壳的中曲面点至对称中心轴的距离 R 扁球壳的中曲面半径 h 扁球壳的厚度 a,b 扁球壳的外、内边缘半径 w 横向挠度 u 径向薄膜位移 θ 扁球壳经线方向弧的倾斜角 (?) 扁球壳经线方向弧的旋转角 N, 径向薄膜内力 M, 径向弯矩 Q 径向剪力 q 均布载荷 p 作用在扁球壳内边缘的线布载荷     

逐段变形效应叠加法在简支梁的应用

逐段变形效应叠加法可应用于简支梁.分别计算了受对称载荷、非对称载荷的阶梯简支梁中截面的挠度及受对称载荷作用的阶梯简支梁端截面的转角.逐段变形效应叠加法可计算受任意载荷的阶梯简支梁中截面的挠度和端截面的转角.     

非保守圆薄板的轴对称振动和稳定性

建立了受切向均布随从力作用的圆薄板在面内周边可移、不可移两种情况下的轴对称控制方程,用打靶法直接导出求解变系数常微分方程特征值问题数值解的计算式.通过数值计算,给出了周边可移、不可移的简支、固支圆板自振频率和临界载荷的特征曲线以及相应的临界发散载荷,并分析了泊松比对圆板自振频率和临界载荷的影响.     

轴对称载荷作用下旋转壳的近似屈服条件

文献[1—3]已给出了轴对称旋转壳以四个广义内力n_1,n_2,m_1,m_2表达的精确屈服条件.本文对服从最大切应力准则的壳,给出了以膜力强度和力矩强度表达的静力屈服面n~2+m=1和机动屈服面2(n-1/2)~2十m=1,机动屈服面不超过静力屈服面的1.31倍.本文还应用这两个屈服面计算了受均布法向载荷作用下的简支和固定边球壳的极限载荷,改进了文献[4]给出的上下界.从给果中发现了球壳的极限载荷基本上只与一个壳体参数有关.最后还给出了周边简支可移的扁球壳极限载荷的上下界.     

用能量法研究双模量大挠度圆板的轴对称弯曲

双模量圆板在外载荷作用下发生轴对称弯曲变形时,会形成各向同性的拉伸区和压缩区.此种情况下,可把双模量圆板看成两种各向同性材料组成的层合板,采用弹性理论建立了双模量圆板在外载荷作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了双模量圆板的中性面位置.在此基础上,采用能量法研究了双模量大挠度圆板轴对称弯曲变形问题,将该方法计算结...     

应变控制的热机械疲劳行为的数值模拟

根据高温合金材料的力学性能,以弹粘塑性本构模型为基础,用数值模拟方法研究材料的热机械疲劳循环特性.模型将应变分为弹性应变、温度应变和粘塑性应变三部分,认为材料在高温循环载荷下呈现明显的弹粘塑性特征.根据虚位移原理建立轴对称体的弹粘塑性计算有限元格式.对于循环机械载荷和循环温度载荷,程序中采用了增量法迭代求解,在非线性项中不仅考虑了机械载荷增量的影响,同时也考虑了温度增量的影响.根据应变控制热机械疲劳的特点,发展了应变增量法的有限元计算方法.通过数值模拟,得到材料在各种循环载荷下的应力-应变响应.数值模拟较好地反映了粘塑性变形过程以及温度变化的效应.所描述的不可逆系统在某一时刻的状态完全由当时的状态参数、内变量、承载时间及塑性应变累积量决定.对带缺口试件的模拟结果显示了程序对复杂轴对称结构进行热机械疲劳计算的有效性.     

功能梯度压电、压磁柱对称问题的振动分析

本文在不考虑体力、体电流和体电荷的情况下, 假定压电、压磁柱壳的材料参数沿圆柱厚度方向呈幂函数分布时, 研究了径向载荷作用下功能梯度压电、压磁空心柱壳的空间柱对称径向振动问题. 首先在柱坐标系下, 由功能梯度材料的参数、本构、梯度和平衡方程推导得出外激励作用下以Bessel函数表示圆柱壳的应力、电势、磁势等物理量的稳态解, 进而对空间柱对称的压电、压磁功能梯度材料动力控制问题进行了理论分析. 可以看出, 当梯度参数时, 即完全退化为横观各项同性压电、压磁柱对称的振动问题, 与文献[16]的基本方程为柱坐标下得出的结果一致. 最后给出数值算例, 结果表明材料不均匀性对沿径向振动各物理量的显著影响, 且用一个特定不均匀性参数值可以优化电磁力耦合的性能, 这在现代工程设计中尤为重要.