圣维南原理研究工作综述

本文综合评述有关圣维南原理的研究工作所涉及的方面及其主要进展和问题。     

多层层合板圣维南问题的解析解

将哈密尔顿体系理论引入到多层层合板问题之中，建立了一套求解该问题的横向哈密尔顿算子矩阵的本征函数向量展开解法，并成功地求解出圣维南问题的解析解．进一步显示了弹性力学新求解体系的有效性及其应用潜力     

关于圣维南原理的一点注释

§1 本文的讨论对象 本文的讨论对象是传统的圣维南原理,在文献[1]中对之陈述如下: “按照这个原理,在物体表面的一小部分上作用以合力和合力矩等价于零的一个力系,在物体内与这小部分表面的距离远远大于这小部分的直线大小的地方所产生的形变     

有初始几何缺陷陷的壳体弹塑性大变形分析

本文在等温小变形弹塑性内时本构方程偏量形式的基础上，导出了适用于大位移、大动、小应变分析的弹塑性内时本构方程，进一步推导出了带有初始几何缺陷的非线性弹塑性问题的有限元方程，可用于分析缺陷对结构非线性塑性反应的影响，也可用于带缺陷的非线性问题求解及稳定性分析。     

考虑剪切变形影响的开口薄壁梁约束扭转的扭转角分析

以开口薄壁梁约束扭转分析理论为基础,通过初参数法推导开口薄壁梁在外扭矩作用下产生的扭转角;推导了槽钢扭转剪应力不均匀系数的精确计算公式;为得到与Timoshenko梁理论类似的简化公式,探讨圣维南扭矩可以忽略时的情形,阐述了简化方法与理论解之间的误差来源,定义了剪切变形影响参数。通过具体算例分析跨度、高宽比等参数对扭转角的影响,并与符拉索夫理论、ANSYS壳单元、简化方法的计算结果进行对比。计算结果表明:当弯扭系数、高宽比恒定时,本文方法的解与符拉索夫解的最大误差从跨径为30m的16.15%到跨径为5m的89.5%;当弯扭系数、跨径恒定时,本文方法的解与符拉索夫解的最大误差从高宽比为1的6.9%到高宽比为5的62.44%;随跨径减小或高宽比增大,剪切变形不容忽略。当弯扭系数与跨径的乘积减小到一定值时可以忽略圣维南扭矩从而得到简化公式;高宽比增大,扭转剪应力不均匀系数先减小后增大。     

从受拉杆变形浅析弹性力学中的最小势能原理

最小势能原理是弹性力学中较难理解的知识点。本文通过对弹性杆轴向受拉时的弹性势能、外力势能和总势能的变分分析,得出总势能变分是位移变分或应变变分的二阶无穷小量,并在位移变分或应变变分为零时,总势能取得极小值。弹性杆轴向受力变形的分析应验了最小势能原理,有助于对一般情况下最小势能原理的深刻理解。     

虚位移原理与变形体能量法的教学衔接

论述了理论力学教学中如何恰当处理质点系的虚位移原理与变形体能量原理的主要内在关联,由质点系虚功方程简便地导出虚功方程应用于变形体的一般形式,并由此导出卡氏第一、第二定理和莫尔定理的普遍形式,并给出了相应例题,为理论力学教学中讲授虚位移原理增添了重要新内容,同时为后续课程打下理论基础,实现了相关内容的自然衔接．     

有限弹塑性变形中应变及应变率的分解

本文对有限弹塑性变形中关于应变及应变率的分解问题进行了系统的评述。在讨论各派理论的基础上提出了我们的观点,并从缺陷场论角度研究了不协调塑性场的应变率分解。      

火灾下钢筋混凝土板的热弹塑性有限元分析——基于S-R分解原理(Ⅰ:理论)

火灾试验研究表明,火灾下钢筋混凝土受弯构件的变形非常大,转动也很大,尤其是单面受火的板.基于S-R分解原理的更新拖带坐标有限元法分析这类构件,有利于跟踪变形物体中各点的变化,保证单元的质量守恒.用有限元增量法求解,还可以避免对坐标的修正,而且将转动作为一个独立的自由度,提高了求解效率,特别适合于几何非线性、材料非线性问题的求解.本文采用此方法对火灾下钢筋混凝土板进行编程分析.同时,为克服在时间步内温度路径难于确定的问题,本文给出了平面应力状态下的混凝土热弹塑性积分方案的初值表达式.通过实际编程发现,该方法求解效率高,精度也比较好.     

裂纹尖端弹塑性变形的实验测量与有限元计算

用显微网格数字图像处理方法，测量了Ｆｅ－Ｓｉ材料平面应力条件下Ⅰ型单边裂纹尖端附近的应变场，并且用弹塑性有限元程序进行了数值模拟。对实测结果和有限元计算模拟结果进行了对比分析。结果表明：逐级更新拉格朗日坐标体系下的弹塑性有限元计算在裂纹尖端不出现严重钝化和损伤的条件下，可以正确反映裂尖区域的弹塑性变形。在裂纹接近临界扩展时，有限元计算与实测结果之间有较大差别，其原因有待进一步研究。     

关于圣文南原理的证明问题

本文证明线弹性体表面小域中作用的平衡力系在弹性体中的影响随到小域的距离而单调衰减,但不一定趋于零,就是说,平衡力系可能在无穷远点造成非零的影响,所以圣文南原理的传统提法并不能一般性的成立.     

弹性大变形问题中的应力状态描述、奇异性问题和余能原理

对弹性大变形理论中的3方面问题进行了综述.首先,对各种应变度量的共轭应力进行综述.大变形问题引起的应力状态描述的复杂性引起了许多学者的兴趣,对这个问题的研究也促进了大变形弹性理论的发展.在各种特定问题中,人们提出了不同的应力张量来描述应力状态,如Caucby应力张量、第一类和第一二类Piola-Kirchhoff应力张...     

混合能量原理求解矩形板在静水压力作用下的弯曲

本文从能量原理出发,以混合变量的最小势能原理为理论指导,对其进行进一步的研究。求解出了静水压力作用下三边简支一边固定、两邻边固定两邻边简支、三边固定一边简支三种不同边界条件下矩形板弹性阶段的挠曲面方程,并通过应用数值分析软件对方程组求解,将所求得的数值解与有限元的模拟值进行数值分析。对于矩形板在静水压力作用下的弯曲问题已经有很多相关研究,但本文方法是一个新的方法。结果表明：本文研究方法对于工程实际中各种相关问题拥有良好的实用性,计算方法为工程实际问题提供了一个新的途径。     

基于总循环应变能的疲劳寿命计算模型

从总循环应变能的角度出发, 提出了一个新的疲劳寿命计算模型, 通过对30CrMnSiA 钢和AISI 4340钢两种材料的的疲劳寿命计算, 并与相关实验数据对比, 证明了该模型计算疲劳寿命较为准确.     

由结构力学的平面问题例说最小势能原理

最小势能原理作为结构力学的提高部分,很少在该课程中看到关于它的完整介绍。本文以等刚度连续梁为研究对象,在只考虑弯曲变形的情况下,讨论了位移法典型方程的适用条件。在此基础上,分析了势能法和位移法之间的对偶关系。得出：等刚度连续梁在平面载荷与支座反力构成的平衡力系作用下,可能的小位移状态由虚力方程控制。若真实位移还能利用叠加原理进行求解,则可能位移状态下的总势能在真实位移处取极小值。等刚度连续梁弯曲变形的分析验证了最小势能原理,有助于对一般情况下最小势能原理的深刻认识。

     

薄板弯曲理论中一个新的广义变分原理及其交替max,min性质

本文在薄板弯曲的经典理论中提出一个以挠度、横向剪应变、曲率、弯矩、横向剪力、边界上的未知反力为自变函数的新的变分原理,在对自变函数预加不严厉的约束后,新泛函具有一连串交替max,min的性质。     

薄板弯曲理论中一个新的广义变分原理及其交替max,min性质

本文在薄板弯曲的经典理论中提出一个以挠度、横向剪应变、曲率、弯矩、横向剪力、边界上的未知反力为自变函数的新的变分原理,在对自变函数预加不严厉的约束后,新泛函具有一连串交替max,min的性质。     

平面扇形域问题的新正交关系和变分原理

通过构造新的对偶向量, 用空间的环向坐标数学上比拟Hamilton体系的时间变量,在平面弹性扇形域问题中导出了一个斜对角Hamilton算子. 该算子具有主对角元为零,斜对角元是非零对称算子的结构特性. 得到两个独立的、对称的子正交关系.恰当选择对偶向量后, 直角坐标系下各向同性平面弹性问题的新正交关系被推广到极坐标情形. 根据控制微分方程的弱(积分)形式及相应的边界条件,建立了对应边值问题的变分原理, 并提出了相应的泛函表达式.