杆元素和梁元素的动刚度矩阵

本文回顾了有限元素法中刚度矩阵与质量矩阵的形成,分析了应用这二矩阵决定杆和梁的固有特性所产生的误差及其主要原因。然后从运动方程出发推导了杆元素和梁元素的动刚度矩阵。应用动刚度矩阵可以求得杆和梁各阶固有特性的精确解。今后,我们将陆续介绍关于这些动刚度矩阵在变截面梁和平面构架中的应用。     

具有轴向力的连续质量梁元素

本文运用连续质量有限元素法研究了具有轴向力的梁元素。推导了均匀轴力作用下均匀梁元素的动刚度矩降和传递矩降。对受轴力作用的简支-简支梁的固有频率作了计算,得到与解析解完全一致的结果。并将所得的结果应用于离心力场中的铰支-自由梁的固有特性的计算。     

桨叶全耦合振动的动力特性分析

本文应用有限元素法推导梁元素的弹性刚度矩阵、几何刚度矩阵、振动惯性矩阵和离心惯性矩阵,建立桨叶挥舞弯曲、弦向弯曲和扭转全耦合振动方程。采用子空间迭代法求它的特征解。Y—2直升机的玻璃钢桨叶进行动力特性分析。结果表明,桨叶全耦合振动的固有频率与不考虑耦合振动的固有频率相差很小,但固有模态应考虑耦合分量。     

两对边简支变厚度矩形板的动刚度有限元解

本文用动刚度有限元素法精确推导了两对边简支矩形板元素的功刚度矩阵和传递矩阵,为计算中间有弹性线支的两对边简支变厚度矩形板的动态特性提供了一个新的高精度解法。     

非均匀Winkle地基上非均质变截面Timoshenko圆拱梁结构面内振动的传递矩阵解法

考虑到曲梁面内振动的二维特性,并计及转动惯量和剪切变形对结构振动特性的影响,本文用传递矩阵法研究非均匀Winkle地基上非均质变截面Timoshenko圆拱梁结构的面内自由振动,导出了频率方程的具体计算公式,方法对任意的非均匀Winkle地基上的各种圆拱梁结构均适用,并可编制成通用程序在小型微机上分析大型复杂圆拱梁组合结构的面内振动特性。本文最后还给出了一些数值算例。     

变刚度矩形薄板的弯曲和稳定计算

本文研究两对边简支,其它两边任意支承,板的刚度沿简支边方向按任意规律变化的矩形板。采用文[1]提出的有限板条元素法求解。其特点,与习用的有限单元法或有限条法不同,不是先建立单元或单条的刚度矩阵,然后拼装总体刚度矩阵再求解,而是确立各个板条元素的变位和内力的传播关系。计算实例表明该方法简便有效。     

变截面梁弹簧质量系统自由振动分析与物理参数识别(英文)

为了研究变截面梁弹簧质量系统,通过有限元思想对模型进行离散化,应用多体系统传递矩阵法建立该系统动力学模型,推导变截面梁的传递矩阵,并计算了系统的固有频率。该方法计算结果优于数值拼装法(Numerical assembly method,NAM)计算结果,更接近高精度的有限元仿真结果。而且采用该方法,无需建立系统动力学方程并且可降低涉及矩阵阶次。为了研究多体系统物理参数识别反问题,将多体系统传递矩阵法与遗传算法相结合,将物理参数识别问题转化为参数优化问题,建立与系统固有频率相关的全局最小量作为目标函数。最后给出了数值算例,结果说明了该方法的可行性和有效性。     

非均质变截面折线形梁面内振动的传递矩阵解法

考虑到折线形梁面内二维振动的特性，用传递矩阵法分析其面内的自由振动问题，导出了匀质变截面折线形梁面内振动的频率方程，利用非线性代数方程求根的计算机解法，可求得任意精度的任意阶固有频率。方法公式简洁，占计算机内存少，可编制成通用程序在小型微机上分析大型复杂折线形梁的面内振动特性。     

用有限元素法计算和多点激振法试验确定某型机翼的动力特性参数

本文采用直接刚度法得到刚度矩阵,用聚缩质量模型得到质量矩阵。应用基于矩阵分解的矩阵迭代法,求解了某型机翼前六阶固有频率、固有振型和广义质量等动力特性参数。对同一机翼采用多点激振法进行了模态试验,测得了前十二阶固有频率、固有振型和几阶广义质量。文中对计算和试验结果进行了比较和分析。     

传递矩阵法求梁的变形的探讨

本文介绍传递矩阵法求梁的变形的基本原理和应用条件。传递矩阵法不仅概念简单 ,格式统一 ,便于上机操作 ,更重要的是如果把它与材料力学中的有关内容结合起来讲授 ,将能够自然地渗透现代工程广为应用的有限元法的基本思想 ,对当前探讨课程内容如何进行创新处理无疑是一个很好的启示     

用有限元法解加筋板壳的几何非线性问题

本文用有限元素法分析加筋板壳结构的几何非线性问题。将此类结构离散为三角形平板元素和梁元素的集合体。考虑了梁元的轴向应力和板元的薄膜应力的影响。采用拖带座标系和逐步增量法。还讨论了大挠度对载荷的影响。     

基于分布质量轴模型的尾传动轴系临界转速分析

以直升机尾斜轴为研究对象，推导了传动轴的分布质量传递矩阵，模型中考虑了弯矩、横向位移、剪切变形、转动惯量、陀螺力矩和轴向力等 因素的综合影响。建立了膜片联轴器和弹性支承的传递矩阵。给出了尾传动轴系临界转速的计算方法。以三支点水平轴系为分析对象，将本文传递矩阵法计算的结果与有限元法计算的结果进行了对比分析，以检验本文传递矩阵法的有效性。本文传递矩阵法相对于有限元法的最大计算误差为4.1%，表明本文传递矩阵法的计算精度较高，同时本文传递矩阵法的计算速 度更快，便于设计人员进行尾传动轴系临界转速的影响因素分析。     

运载器动特性的传递矩阵分析

传递矩阵法在计算运载器模态特性方面得到了广泛的应用。本文给有该法应用于实际复杂结构实例;实例表明结果的精度与有限元法是一致的。     

轴向受载的Timoshenko薄壁梁固有振动和稳定性的理论分析

通过直接求解轴向受载的单对称均匀Timoshenko薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动微分方程，推导了其动态传递矩阵，讨论了轴向力对弯扭耦合Timoshenko薄壁梁的固有频率的影响，并得到了零频率振动（弹性屈曲）发生时相应的轴向载荷，娄值结果表明，本文的方法在其适用范围内是精确有效的。     

轮盘及带叶片轮盘振动分析方法

轮盘及带叶片轮盘的振动问题是航空涡轮机工程发展中最重要的问题之一。为了计算轮盘及带叶片轮盘的振动特性,人们已经进行了许多研究工作。近十年来,随着航空发动机技术以及有限元方法的发展,轮盘及带叶片轮盘的振动分析方法有了很大的发展。本文综述了国外有关轮盘及带叶片轮盘的各种振动分析方法。其中,有限元素法为最强有力的一种分析方法。近年来,在有限元素法中发展了一些新元素(如环形元素,扇形元素等)。若用这些元素来计算轮盘和带叶片轮盘的振动特性,可以大量节省计算机的存贮量和计算时间。因此它们对研究带叶片轮盘组合件的振动是十分有用的。本文介绍了40多篇文献。它们对研究轮盘及带叶片轮盘组合件的振动特性是很有价值的。     

旋翼桨叶动力分析及内力计算中有限元法的改进

提高用有限无法进行桨叶动力分析、特别是内力计算的精度是本文工作的主要目的。本文建立了变剖面旋转梁协调单元族,给出了位移函数为三次、五次、七次幂多项式时变剖面旋转梁协调元的几何刚度矩阵显表达式。文中还提出了直接用节点位移计算内力的“动刚度法”。作为例子,用所给出的有限元和方法计算了桨叶弯曲振动固有频率、振型及模态弯矩。计算结果表明,工作可以达到预期的目的。     

软芯三明治梁受移动点载荷作用的动力响应

为了得到软芯三明治梁在移动集中载荷下的动力响应,基于扩展的高阶三明治梁理论和Hamilton原理,建立了任意节点的弱形式求积三明治梁单元,利用微分求积法的权系数显式表达式给出了单元刚度矩阵和质量矩阵的公式,并验证了刚度矩阵和简化质量矩阵的正确性和方法的有效性,结果表明弱形式的求积单元法具有精度和计算效率高的优点。然后,采用中心差分法首次给出了两端固支软芯三明治梁在移动集中载荷作用时的动力响应。本文的研究拓展了弱形式求积法的应用范围。     

开口薄板的稳定性分析

本文介绍了用有限元素法分析平面力和纯弯曲情况开口薄板的稳定性。给出了三角形单元的几何刚度矩阵公式。其失稳临界应力与完整平板的结构作了比较，指出了开口对薄板失稳临界应力带来的影响。     

修正刚度阵的混合元素型法

作者曾将最优矩阵型法和元素型法中的排列方程法的推导步骤相结合,对质量阵建立了一种新的元素型修正法(本文称之为“混合元素型法”),企图保持最优矩阵型法的特点(即在目标函数中可引入任意的正定加权阵),又能得到带状的修正质量阵。最终发现这种混合元素型法得到的修正质量阵在本质上是满阵。后来,作者在推导上进行了改进,并引入加权矩阵Ⅴ,使得带宽外的元素在Ⅴ加权的意义下近似为零,从而获得一个“带状”的修正质量阵。本文是将这种改进后的混合元素型法扩展到刚度阵的修正,如首先根据最优矩阵型法建立如下条件被值问题由它的驻值条件解得 K=K_a-Mαφ~TM-M(β-β~T)M随之利用“排列方程法”将此式改写成如下元素型方程最后将K的元素向量{k_(ij)分割为带宽元素和非带宽元素子向量,并根据约束条件求取乘子α和β。由于这样定出的α和β总是无法保证非带宽元素子向量为零,所以本文选择某种加权矩阵,使得非带宽元素子向量在此矩阵加权的意义下近似为零,从而获得一个“带状”的修正刚度阵。     

一种快速计算电磁各向异性介质目标RCS的新方法

从电磁理论中的体等效原理出发,推导了任意电磁各向异性介质目标电磁散射的体积分方程。在此基础上,由SWG基函数和伽略金法建立其矩阵方程。在迭代求解过程中,应用了快速计算阻抗元素的等效偶极子法和加速矩阵向量积的快速偶极子法两种快速算法,有效地降低了传统矩量法计算电磁各向异性介质目标RCS的时间。同时,在快速偶极子法中,远场组间互阻抗元素无需显式计算,并且形式简单的聚集、转移和发散函数可现用现算,从而大量节省了计算机内存。数值仿真结果表明:本文使用的方法在分析电磁各向异性介质目标的电磁散射特性中是非常有效的,不仅有高的计算效率和低的内存需求,而且有良好的数值精度。