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相似文献
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1.
弹性地基上Timoshenko梁的精确数值解   总被引:2,自引:2,他引:2  
研究了弹性地基上Timoshenko梁的高精度有限元分析方法,利用控制微分方程的基本解建立了单元形函数,提出了弹性地基上Timoshenko梁分析的Trefftz单元。通过对引入的非节点自由度进行静力凝聚,得到的精确单元与常规单元具有相同的节点自由度。文中还讨论了有效降低计算过程中舍入误差的方法。算例结果表明,采用提出...  相似文献   

2.
基于Timoshenko梁理论研究多孔功能梯度材料梁(FGMs)的自由振动问题.首先,考虑多孔功能梯度材料梁的孔隙率模型,建立了两种类型的孔隙分布.其次,基于Timoshenko梁变形理论,给出位移场方程、几何方程和本构方程,利用Hamilton原理推导多孔功能梯度材料梁的自由振动控制微分方程,并进行无量纲化,然后应用微分变换法(DTM)对无量纲控制微分方程及其边界条件进行变换,得到含有固有频率的等价代数特征方程.最后,计算了固定-固定(C-C)、固定-简支(C-S)和简支-简支(S-S)三种不同边界下多孔功能梯度材料梁自由振动的无量纲固有频率.将其退化为均匀材料与已有文献数据结果对照,验证了正确性.讨论了孔隙率、细长比和梯度指数对多孔功能梯度材料梁无量纲固有频率的影响.  相似文献   

3.
周远  唐有绮  刘星光 《力学学报》2019,51(6):1897-1904
黏弹性阻尼一直是轴向运动系统的研究热点之一.以往研究轴向运动系统大都没有考虑黏弹性阻尼的影响.但在工程实际中, 存在黏弹性阻尼的轴向运动体系更为普遍.本文研究了黏弹性阻尼作用下轴向运动Timoshenko梁的振动特性.首先, 采用广义Hamilton原理给出了轴向运动黏弹性Timoshenko梁的动力学方程组和相应的简支边界条件.其次, 应用直接多尺度法得到了轴速和相关参数的对应关系, 给出了前两阶固有频率和衰减系数在黏弹性作用下的近似解析解.最后, 采用微分求积法分析了在有无黏弹性作用下前两阶固有频率和衰减系数随轴速的变化; 给出了前两阶固有频率和衰减系数在黏弹性作用下的近似数值解, 验证了近似解析解的有效性.结果表明: 随着轴速的增大, 梁的固有频率逐渐减小.梁的固有频率和衰减系数随着黏弹性系数的增大而逐渐减小, 其中衰减系数与黏弹性系数成正比关系, 黏弹性系数对第一阶衰减系数和固有频率的影响很小, 对第二阶衰减系数和固有频率的影响较大.   相似文献   

4.
粘弹性Timoshenko梁的自由振动   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文利用Kelvin-voigt模型研究了粘弹性梁的横向自由振动.指出对于各向同性的粘弹性体,剪应力与角应变之间的关系应为: 据此导出了考虑剪切变形效应和转动惯量效应的粘弹性梁的运动微分方程,并求得了粘弹性简支梁固有频率的解析解。数值计算表明,对于高阶频率,剪切变形和转动惯量的影响均不可忽视,且剪切变形的影响更为重要。对于低阶频率,粘性的影响可以不加考虑。  相似文献   

5.
为研究移动荷载下截面剪切变形和转动惯量影响,在推导变截面Timoshenko梁振型正交性的数学表达式的基础上,建立了任意荷载作用下Timoshenko梁动力响应的模态叠加法.然后,将模态摄动法和模态叠加法结合起来,提出了变截面Timoshenko梁动力反应计算的公式.在此基础上,基于矩形截面梁,比较分析了简支Timoshenko梁理论和Euler梁理论动力反应随移动荷载速度、长细比和截面衰减率的变化规律的区别.计算结果表明:由于剪切变形和转动惯量的影响,Timoshenko梁的动力反应将大于Euler梁.当长细比小于10时,Timoshenko梁跨中位移比Euler梁增加25%以上,当长细比大于30后,可采用Euler梁理论进行简化分析.  相似文献   

6.
Timoshenko固端梁特征值问题近似计算方法   总被引:3,自引:2,他引:3  
利用模态摄动法将Timoshenko梁特征值问题的求解转化为一组非线性代数方程组的求解,不仅可以简化计算过程,而且计算结果具有较高的精度,对同一类问题具有适用性。通过算例,计算了在不同长细比条件下,剪切变形和转动惯量对固端梁的各阶主频率的影响。  相似文献   

7.
本文根据作者参与多个有限元软件开发的经验,讨论并给出了满足多种工程需求的通用梁单元的刚度矩阵及其单元载荷向量形成方法,特别是基于柔度法的Euler梁单元、Timoshenko梁单元和变截面梁单元的统一形成方式,以及不同梁端条件下的单元刚度矩阵与载荷向量的统一形成方式,便于工程有限元软件开发人员参考借鉴,并希望能对有限元...  相似文献   

8.
求解不连续中厚板自由振动的微分容积单元法   总被引:2,自引:0,他引:2  
基于区域叠加原理和微分容积法,发展了一种新型的数值方法——微分容积单元法,用以分析具有不连续几何特征的中厚板的自由振动。根据板的不连续情况将其划分为若干单元,在每个单元内用微分容积法将控制微分方程离散成为一组线性代数方程.在相邻的单元连接处应用位移连续条件和平衡条件,引入边界约束条件后得到一套关于各配点位移的齐次线性代数方程,由此可导出求解系统固有频率的特征方程。本文用子空间迭代法求解特征方程,并以开孔板、混合边界条件板和突变厚度板为例研究了方法的收敛性和计算精度。  相似文献   

9.
杨骁  施文祥  郑超引 《力学季刊》2022,43(1):159-170
将梁中裂纹等效为无质量线性扭转弹簧,研究了温克勒(Winkler)基础上具有任意开裂纹数目Timoshenko梁的弯曲变形.利用Delta广义函数和Heaviside函数以及Laplace变换,给出了Winkler基础上具有任意裂纹数目Timoshenko梁弯曲变形的解析通解.在此基础上,研究了Winkler基础上受均布荷载作用简支裂纹Timoshenko梁的弯曲变形,数值分析了裂纹数目和位置以及深度、梁剪切刚度和基础反力系数等对裂纹Timoshenko梁弯曲变形的影响.结果表明:在裂纹处,梁挠度存在尖点,转角存在跳跃;梁挠度随着裂纹深度和数目的增加而增加,但横截面弯矩和转角减小;随着基础反力系数的增加,梁挠度、弯矩和转角减小;随着剪切刚度的增加,梁挠度减少,弯矩和转角增大.  相似文献   

10.
Timoshenko梁弯曲分析的一种新方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文给出了Timoshenko梁弯曲的混合状态方程及其解的一般表达式.算例表明:本文方法求解简单,明显优于以往的分析方法.  相似文献   

11.
Zhong  Hongzhi  Guo  Qiang 《Nonlinear dynamics》2003,32(3):223-234
This paper addresses the large-amplitude free vibration of simplysupported Timoshenko beams with immovable ends. Various nonlineareffects are taken into account in the present formulation and thegoverning differential equations are established based on theHamilton Principle. The differential quadrature method (DQM) isemployed to solve the nonlinear differential equations. Theeffects of nonlinear terms on the frequency of the Timoshenkobeams are discussed in detail. Comparison is made with otheravailable results of the Bernoulli–Euler beams and Timoshenkobeams. It is concluded that the nonlinear term of the axial forceis the dominant factor in the nonlinear vibration of Timoshenkobeams and the nonlinear shear deformation term cannot be neglectedfor short beams, especially for large-amplitude vibrations.  相似文献   

12.
求解任意形状厚板自由振动的微分容积法   总被引:2,自引:0,他引:2  
用一种新型的数值方法-微分容积法求解具有任意形状的厚板自由振动问题。该方法的基本思想是将任意一个线性微分算子对函数的作用值如一个连续函数或其任意阶偏导数、或其线性组合在某点处的值表示为域内各点函数值的线性加权组合,如此可将问题的控制方程和边界条件离散成为一组线性齐次代数方程。这是一典型的特征值问题,其特征值可用子空间迭代法求解。文中给出了详细的计算公式,用一些数值算例说明了该方法求解中厚板自由振动问题的可行性、有效性和通用性,并通过与有关文献比较验证了该方法的数值精度。  相似文献   

13.
Helmholtz方程的微分容积解法   总被引:1,自引:0,他引:1  
用一种新型的数值技术--微分容积法(Differential Cubature Method)求解二维Helmholtz方程的边值问题,几个数值算例表明,该方法稳定收敛,并具有较好的数值精度,本文方法适用于求解具有较小波数的Helmholtz方程。  相似文献   

14.
微分求积单元法在结构工程中的应用   总被引:3,自引:0,他引:3  
聂国隽  仲政 《力学季刊》2005,26(3):423-427
微分求积法(Differential Quadrature Method)是求鳃偏微分方程和积分-微分方程的一种数值方法,该法具有计算简便、精度较高和易于实现等优点。微分求积单元法(Differential Quadrature Element Method)是在微分求积法的基础上结合区域分割和集成规则而形成的一种新的数值计算方法,能通过自适应地选取微分求积网点数目正确模拟构件的刚度和荷载性质,其精度可通过细分单元或增加离散点数目加以提高。微分求积单元法是一种可供选择的、性能优越的数值计算方法。本文将详细论述这一数值方法的基本原理,并通过数值算例说明该方法的应用过程及其优越性,为这一方法在结构工程中的推广应用提供参考。  相似文献   

15.
In this study, free vibration analysis of a rotating, double-tapered Timoshenko beam that undergoes flapwise bending vibration is performed. At the beginning of the study, the kinetic- and potential energy expressions of this beam model are derived using several explanatory tables and figures. In the following section, Hamilton’s principle is applied to the derived energy expressions to obtain the governing differential equations of motion and the boundary conditions. The parameters for the hub radius, rotational speed, shear deformation, slenderness ratio, and taper ratios are incorporated into the equations of motion. In the solution, an efficient mathematical technique, called the differential transform method (DTM), is used to solve the governing differential equations of motion. Using the computer package Mathematica the effects of the incorporated parameters on the natural frequencies are investigated and the results are tabulated in several tables and graphics.  相似文献   

16.
THERMAL POST-BUCKLING OF FUNCTIONALLY GRADED MATERIAL TIMOSHENKO BEAMS   总被引:12,自引:0,他引:12  
Analysis of thermal post-buckling of FGM (Functionally Graded Material) Timoshenko beams subjected to transversely non-uniform temperature rise is presented. By accurately considering the axial extension and transverse shear deformation in the sense of theory of Timoshenko beam, geometrical nonlinear governing equations including seven basic unknown functions for functionally graded beams subjected to mechanical and thermal loads were formulated. In the analysis, it was assumed that the material properties of the beam vary continuously as a power function of the thickness coordinate. By using a shooting method, the obtained nonlinear boundary value problem was numerically solved and thermal buckling and post-buckling response of transversely non-uniformly heated FGM Timoshenko beams with fixed-fixed edges were obtained. Characteristic curves of the buckling deformation of the beam varying with thermal load and the power law index are plotted. The effects of material gradient property on the buckling deformation and critical temperature of beam were discussed in details. The results show that there exists the tension-bend coupling deformation in the uniformly heated beam because of the transversely non-uniform characteristic of materials.  相似文献   

17.
Natural frequencies and mode shapes of composite Timoshenko beams are determined by a diversity guided evolutionary algorithm (DGEA) with different boundary conditions. After applying boundary conditions, frequency equation is obtained in determinant form. Then, natural frequencies and consequently mode shapes are obtained using DGEA where the absolute value of determinant is the subject of optimization. Advantages of employing DGEA are: first, all natural frequencies are produced in a simple run, second, its simplicity for implementation and third, the procedure is not computationally prohibitive. Results clearly show the applicability of the proposed method for obtaining natural frequencies and mode shapes.  相似文献   

18.
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