非线性材料杆系结构的内力求解

随着科技的发展,已研发出了许多非线性材料,这些非线性材料组成的结构已在工程实际中得到了广泛应用.本文研究了静不定非线性材料结构杆件内力的求解这一关键问题.利用非线性材料结构余能及静力平衡条件,构造了新泛函数,对新泛函数进行一阶求导,即可方便求得静不定非线性材料结构杆件的内力.同时,指出了非线性材料杆系结构的内力求解时存在漏解的原因:结构材料的应力与应变本构关系为非线性幂函数,把结构余能对杆系的内力求一阶偏导,令所得到的位移方程等于零,该方程为一元二次方程,应有两个实数解,而有关文献却遗漏了一个实数解.     

杆系静不定结构的变形协调条件

本文用数学方法建立杆的变形与节点位移的解析关系式，利用这个解析式，可方便地求出复杂情况下杆系结构的变形协调方程     

空间杆系结构实用几何非线性分析

从简单实用的角度论述了空间杆系结构的几何非线性分析方法。文中分析了非线性有限元方法的求解过程,特别强调决定几何非线性收敛结果的关键问题,即由节点位移增量计算单元的内力增量。通过引入转随转坐标系,论述了平面和空间梁单元小应变时单元内力增量的计算问题。针对杆系结构的大应变问题,从有限应变理论出发进行分析,提出了对该问题的有效处理方法,并且用实例进行了验证。计算结果表明,该实用几何非线性分析方法是可靠和有效的。     

刚接与铰接混合连接杆系结构的几何非线性分析

本文提出用子结构原理解决具有刚接与铰接混合连接空间杆系结构的几何非线性分析,实现其非线性稳定性分析的载荷-位移全过程跟踪。该法无须单独推导刚接、铰接以及一端刚接一端铰接单元的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵,而可以直接由空间梁单元退化得到,而且可以将平面问题与空间问题、刚接与铰接混合连接体系进行统一处理,算例表明,本文方法对于杆系结构的统一和整体分析是有效的。     

平面杆系结构非线性稳定的样条有限元分析法

本文根据ＵＴＬ坐标列式，采用混合样条插值函数，基于虚功原理了平面杆系结构非线性稳定的样条有限元分析法。本文方法可以考虑杆件中初始挠度和初始应力的，可以计入材料的弹塑性加载卸载效应。算例表明，本文计算结果具有较高的精度。     

空间杆系结构非线性动力稳定性分析的一种实用算法

本文对任意空间杆系结构进行非线性动力稳定性分析。     

杆系结构的几何非线性分析：Ⅱ.三维问题

以三维连续体的虚功增量方程为基础，采用平动、转角位分别插值的方法，导出了空间Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁大位移、大转动问题内分力分析的ＵＬ法（ＵｐｄａｔｄｅＬａｇｒａｎｇｉａｎＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）。本文考虑了轴向，剪切、弯曲和扭转效应，提出了新的几何刚度矩阵，并建立了描述大转动规律的坐标转换矩阵。算例表明，依本方方法编制的程序具有分析结果强几何非线性行为的能力；在满足本文假定的条件下，可以描述任意大     

杆系结构的几何非线性分析：Ⅰ.平面问题

本文以三维连续体的虚功增量方程为基础，采用平动、转角位移分别插值的方法，导出了梁结构大位移、大转动问题内力分析的ＵＬ法。本文考虑了轴向、剪切和弯曲效应，提出了新的几何刚度矩阵。算例表明，依本文方法编制的程序具有分析结果强几何非线性行为的有能力；在满足本文位移假定的条伯下，可以描述任意大角度的刚体转动。     

杆系结构的几何非线性分析──Ⅰ．平面问题

本文以三维连续体的虚功增量方程为基础，采用平动、转角位移分别插值的方法，导出了梁结构大位移、大转动问题内力分析的ＵＬ法。本文考虑了轴向、剪切和弯曲效应，提出了新的几何刚度矩阵。算例表明，依本文方法编制的程序具有分析结构强几何非线性行为的能力；在满足本文位移假定（即每次加载增量中转角增量是小量）的条件下，可以描述任意大角度的刚体转动。     

杆系结构的几何非线性分析──Ⅱ．三维问题

以三维连续体的虚功增量方程为基础，采用平动、转角位移分别插值的方法，导出了空间Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁大位移、大转动问题内力分析的ＵＬ法（ＵｐｄａｔｅｄＬａｇｒａｎｇｉａｉ１Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）。本文考虑了轴向、剪切、弯曲和扭转效应，提出了新的几何刚度矩阵，并建立了描述大转动规律的坐标转换矩阵。算例表明，依本文方法编制的程序具有分析结构强几何非线性行为的能力；在满足本文假定（即每次加载增量中转角增量是小量）的条件下，可以描述任意大角度的刚体转动。     

The applications of generalized variational principles in nonlinear structural analysis

This paper discusses the generalized variational principles founded by thetechnique of Lagrangian multipliers in structural mechanics and analyzes the nonlinearstatically indeterminate structures.It is assumed that the stress-strain relationship ofthe materials of structures has the form ofσ=Bε~(1/m)orτ=Cγ~(1/m),namely,thephysical equations of structures have the shape of exponential functions.Severalexamples are given to illustrate the statically indeterminate structures such as thetrusses,beams,frames and torsional bars.     

无约束反对称静不定刚架截面相对位移的解法

从虚功原理出发,重点讨论了在求解无约束反对称静不定刚架截面相对位移时,单位载荷状态的构造方法与原则,可以启发教师和学生在进行该部分内容的讲授与练习时,从本质上理解并灵活运用单位载荷法.     

钢筋混凝土空间杆件精细非线性分析模型

针对现有钢筋混凝土空间杆件非线性分祈模型进行了评还,应用结构力学方法推导得到了沿秆长配筋分布均匀的钢筋混凝土空间杆件的非线性单元刚度矩阵,建立了应用高斯积分点所在截面的非线性性质描述钢筋混凝土空间杆件非线性的计算过程。对于沿杆长配筋分布不均匀的杆件,根据其实际情况,将其细分为两段或三段沿杆长配筋分布均匀的杆段,以沿杆长配筋分布均匀的钢筋混凝土空间杆件非线性分析模型为基础,建立了沿杆长配筋分布不均匀的空间杆件的非线性分析模型。最后,给出了两个算例。就本文方法及程序的计算结果与模型结构振动台试验结果、常规非线性杆件模型的计算结果进行了比较。     

用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷

采用等效力系变换矩阵研究了双模量静不定桁架极限载荷问题．首先证明了固体的等效力系变换矩阵与等效位移变换矩阵是互为转置的矩阵,采用等效力系变换矩阵求解双模量静不定桁架结构的内力,然后再利用静力方程确定双模量静不定桁架结构的极限载荷．当力的变换关系可以根据物理条件容易求得,而位移的变换关系不容易找出时,用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷,就更能显示出其计算过程简洁、清晰等优点．用等效力系变换矩阵求解静不定桁架极限载荷不涉及材料的性质,对各向同性材料、双模量材料静不定桁架极限载荷的求解都适用．     

基于矩阵变换的空间刚架内力图和位移图绘制

利用三维图形的矩阵变换原理,将单元内力和位移绘图数据进行伸缩、旋转和平移变换,在Matlab中实现了空间刚架内力图和位移图的绘制.本文提出的绘图方法可用于杆系结构有限元计算结果的图形显示.     

Short-term microdamage of laminated material with nonlinear matrix and microdamaged reinforcement

A structural theory of short-term microdamage is proposed for a two-component laminated composite with microdamageable reinforcement and physically nonlinear matrix. The basis of the theory is the stochastic elasticity equations of a laminated composite with a porous reinforcement. Microvolumes in the reinforcement material meet the Huber-Mises failure criterion. The damaged-microvolume balance equation for the reinforcement is derived. This equation and the equations relating macrostresses and macrostrains of a laminated composite with porous reinforcement and physically nonlinear matrix constitute a closed-form system of equations. This system describes the coupled processes of physically nonlinear deformation and microdamage occurring in different composite components. Algorithms for computing the microdamage-macrostrain relationships and deformation diagrams are developed. Uniaxial tension curves are plotted for a laminated composite with linearly hardening matrix __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 12, pp. 3–12, December 2005.     

On nonlinear oscillations of a thin bar

Summary Based on one of the simplest mathematical model of a solid, nonlinear interactions between waves in a rectilinear bar are investigated, in order to reveal and display a number of dynamic properties inherent not only to the bar, but also to most weakly nonlinear mechanical systems with internal resonances. The presence of internal resonances in the bar is twofold. Firstly, there exists a slow periodic energy exchange between the longitudinal and the two quasi-harmonic bending waves involved in the resonant triad due to the phase matching, secondly, triple-frequency envelope solitons can be created from the resonant triad with the same modal state. The paper investigates the evolution of waves in the bar with the aim to classify the elementary type of wave triplet resonant interactions and define their existence and coesistence areas.The research described here has been made possible in part by Grant N R9B000 from the International Science Foundation. The authors would like to thank Professor G.A. Maugin for having sent copies of his papers, in particular [23], as well as for his permanent interest in our work.     

垂直轴风机的结构受力分析及其优化

风力发电机的应力分析是保障其安全运行乃至结构设计的基础．垂直轴风机的支撑结构一般都是超静定的,主要承受风载及高速旋转引起的离心力,因此对风轮重量有严格的要求．在结构总体设计时必须先对其进行力学分析,并进行受力优化,才能进行详细的零部件设计,数值分析往往只在设计基本定型后才能进行．一些风机在大风时发生飞车事故,其原因都是因为结构受力不合理导致关键部位应力过大或强度不足所引发的．本文针对垂直轴风机叶片和支撑系统,首先对支点位置进行优化,并推导出叶片、支撑杆、斜拉索等的受力公式,为此类部件的设计提供广适性的力学方法,并对垂直轴风机的一些关键安全性问题进行讨论．     

高层建筑结构抗震弹塑性简化方法的研究及其应用

以地震反应谱理论为依据，建立了可以考虑多阶振型影响的高层建筑结构弹塑性静力分析方法。在此基础上发展了较简单且较为精确的高层建筑结构弹塑性地震反应计算方法。最后给出的算例论证了本文简化方法的可能性及可行性。