用连续质量有限元素法求解动力系统的固有特性

本文简略地回顾了假定位移函数的有限元素法求解动力系统固有特性存在的问题,提出了连续质量有限元素法,并将其推广到适用于链式结构的传递矩阵法。具体推导了均匀的和线性变截面的一维元素(包括杆、轴和梁元素)的动刚度矩阵和传递矩阵。最后用其对各种梁的固有特性作了一些对比算例。     

弹性地基梁单元的二次开发与应用

基于Euler梁理论和最小势能原理推导了带轴力项的Euler梁单元的刚度矩阵。结合弹性地基梁理论与坐标转换矩阵得到了在整体坐标系下的弹性地基梁的刚度矩阵。据此编制了ABAQUS用户单元子程序,进行了算例验算,结果表明:所编写的弹性地基梁单元精度高,可以用于工程实际计算。     

弹性支撑条件下分段轴压阶梯梁自由振动及稳定性分析

分析了在各种经典及其派生弹性支撑边界条件下任意多段分段常轴压阶梯梁的自由振动和稳定问题,得到了形式统一的封闭解析解。首先采用分布传递函数方法,得到了轴压等截面梁在各种边界条件下自由振动及稳定性分析的解析解,然后根据分段轴压阶梯梁横截面弯曲刚度和轴向压力沿轴线的变化情况,将梁分成多段子梁,再利用各子梁的解析解以及各子梁间的位移连续和力平衡条件,得到粱的各阶自由振动频率和失稳载荷及其相应的模态形状。最后通过三阶梯梁的三个算例验证了本文方法的正确性,并针对各种边界条件,计算了各种边界条件下分段轴压四阶梯梁自由振动的前三阶固有频率和失稳载荷参数,分析了固有频率和失稳载荷与其模态形状的关系,探讨了弹性支撑条件下轴压阶梯梁固有频率随弹簧常数的变化趋势。     

非均匀弹性基础上变刚度梁弯曲和稳定计算

本文对非均匀弹性基础上变刚度梁弯曲和稳定计算进行了研究,导得通用的传播公式。编写程序简单,易于用计算机求解。 本文综合经典力法和位移法解静不定问题的思想,应用于传播矩阵法中,定义了“超静解传播系统”与“静解传播系统”等概念,给出並证明了一个求解“超静解传播系统”的定理。按此定理求解具有中间刚性支承和中间饺的多跨变刚度梁,原理简明,方便实用。最后经实例计算证明,结论是正确的,解法是有效的。     

对称三对角矩阵的逆特征问题

本文提出了三种类型的对称三对角矩阵的逆特征问题,讨论了如何根据特征值和特征向量确定矩降的元素,并对解逆特征问题的算法进行了分析。     

杆式天平轴向力元件测量梁夹角优化分析

针对天平轴向力受法向力干扰较大的问题,提出了一种竖直梁轴向力元件的改进结构。通过理论分析和有限元仿真,获得了轴向力/法向力作用下的轴向力元件变形情况;对结构进行受力分析,得到法向力作用下的轴向力测量梁的变形特点及变形原因。提出了一种改进的轴向力元件测量梁结构,测量梁与主梁的连接夹角为不等于90°的优化夹角,该夹角通过仿真结果中的法向力对轴向力的干扰输出与轴向力有效输出之比和该夹角的线性函数关系获得。对改进的天平轴向力元件的有限元仿真结果表明:与传统轴向力元件相比,改进结构的轴向力有效输出仅减小2.77%,但法向力对轴向力的干扰输出减小了99.32%。改进的轴向力元件具有良好的抗法向力干扰的效果,适用于具有大升阻比特性的飞行器风洞模型气动力试验要求。     

非均匀弹性地基上梁横向振动的渐近解法

研究非均匀弹性地基上梁的横向振动，提供了一种既能保证较高精度、计算又非常简单的固有频率的渐近解法，作为算例，给出了非均匀弹性地基上悬臂梁固有频率的一级近似计算公式并将计算结果与连续质量有限元素法的计算结果作了比较。     

圆筒形铆接结构中铆钉的数值模拟

介绍了有限元计算中耦合节点法、多点约束(MPC)单元和梁单元等三种铆钉模拟方法的原理和使用方法。以某导弹结构抽象出的圆筒型铆接结构为例,分别用三种方法模拟结构中的铆钉,通过对三种方法的有限元结果进行比较分析,得出结论:三种方法均可正确合理的模拟铆钉;对以剪切破坏、挤压破坏和两者的组合破坏为主的圆筒型铆接结构可以采用耦合节点法模拟铆钉;对于需要考虑铆钉所受轴力的情况,可以采用MPC单元法或梁单元法模拟铆钉。     

一种高频连接器结构强度分析

采用建模软件对高频连接器进行了三维实体建模,给出了结构实际间隙。在Abaqus软件中,采用C3D8I六面体单元,建立了考虑高频连接器组件之间接触影响的精细化有限元模型。对高频连接器施加不同的轴力F和弯矩M载荷工况,通过结构强度分析表明:仅轴力F作用下,连接器可正常使用。在轴力F和弯矩M联合作用下,连接器将会损坏。分析结果为高频连接器的总装工艺提供了有效的指导作用。     

轴向受载的Bernoulli-Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应

建立了一种普遍的解析理论用于研究确定性载荷作用下轴向受载的单对称Bernoulli—Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应。首先通过直接求解轴向受载的单对称均匀Bernoulli-Euler薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程，给出了计算其自由振动的精确方法，并导出了轴向受载的Bernoulli—Euler薄壁梁自由振动主模态的正交条件。然后利用简正模态法研究了确定性载荷作用下轴向受载的Bernoulli—Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应，该梁所受到的载荷可以是集中载荷或分布载荷。最后假定确定性载荷是谐波变化的，得到了各种激励下封闭形式的解，并针对具体算例讨论了动力弯曲位移和扭转位移的数值结果。     

圆柱薄壳受轴压和内压联合作用时稳定问题的模型试验研究

本文介绍有关圆柱薄壳受轴压和内压联合作用时稳定问题的模型试验研究。包括试件的制作,试验设备,试验方法和步骤等。本文提供了92个试件的试验结果,并对结果进行了分析。指出了内压对提高受轴压圆柱薄壳临界力的作用,但同时指出随着环形波的出现,进一步提高内压反而会使临界轴压降低。还指出了两端支承情况对临界力的影响。本文试验结果与DVL*的试验值是较接近的。     

具有中间框的等网格加筋层合壳的非线性稳定性和临界刚度计算

本文采用修正的Hahn-Tsai复合材料非线性本构关系以及应用能量法,对具有中间框加强的等同格加筋复合材料层合壳的非线性稳定性和临界刚度进行了分析计算。通过大量数例计算,分析讨论了复合材料的非线性效应对轴压和侧向外压联合作用下的等网格加筋复合材料层合圆柱壳的稳定性临界力以及中间框临界刚度的影响。这些计算结果对复合材料的结构设计具有一定的参考意义。     

薄壁结构的匀变轴力杆和受剪钣的直刚法

木文导得了具有线性变化切面面积的勾变轴力杆和等厚度的受常剪流梯形钣的元件刚度矩阵。利用这些元件刚度矩阵我们就能将直刚法直接应用到具有匀变轴力杆和受剪钣的薄壁结构。按本法所求得的结果和力法的一致。本法在计算结果上的精确性和实用上的简便性的统一是令人满意的。作为比较,文末附有二个算例。可见按本法所求得的计算结果和其它二种方法所得的结果是很符合的。     

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。     

金属载体上线天线阻抗与辐射特性的矩量法研究

用线网格模拟金属载体表面，应用矩量法求出天线及载体网格上的电流分布，据此研究在该金属载体影响下的天线特性，在计算阻抗矩阵元素时，利用了非对称正弦偶极子辐射场的精确表达式，并采用了直接复数积分，简化了计算公式，本文给出了几种金属载体上线天线的阻抗与辐射特性的计算结果，它们与有关文献上的数据或实验结果一致，最后计算了一种舰船简单模型上两根线天线的远区辐射场及它们的自阻抗与互阻抗。     

褶皱结构成形时的形状偏差计算

解决了褶皱结构成形时相邻的平行四边形平面元素之间连接区棱的修圆半径值预测问题。把毛坯模拟成薄板，定义了平行四边形平面元素的边界条件，采用能量法导出挠度和力函数的非线性微分方程组，利用积分－差分法实现其数值解，并提供计算结果和分析应力－应变场。采用的计算方法可用于研究毛坯的刚度参数和工艺参数对褶皱结构的形状影响。     

用能量法研究玻璃幕墙面板的非线性弯曲

由于玻璃面板是典型的双模量材料板,所以应该采用双模量弹性理论研究玻璃面板在侧向力作用下的大位移问题。玻璃面板在侧向力作用下发生变形时,会形成各向同性的拉伸区和压缩区。因此,可把玻璃面板看成两种各向同性材料组成的层合板,采用双模量弹性理论建立了玻璃面板在侧向力作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了玻璃面板的中性面位置。在此基础上,采用能量法研究了玻璃面板在侧向力作用下大位移问题,把能量法的计算结果与有限元计算结果进行了比较,验证了能量法的计算结果是可靠的。算例分析表明,玻璃面板拉压弹性模量相差较大,其挠度计算不宜采用相同弹性模量经典弹性理论,而应该采用双模量弹性理论。     

基于有限元分析的变截面轴向力支撑片内式应变天平研制

内式应变天平的轴向力元件结构在受到大载荷尤其是大力矩载荷后,其支撑片上的最大应力是限制天平最大承载能力的主要因素。研制了一台大力矩内式应变天平,并采用有限元分析方法对轴向力元件的支撑片和测量梁进行了优化和改进。将支撑片的外形由传统的等截面改进为变截面,减小支撑片中间部位的厚度,并增加两端的厚度,在保持天平轴向刚度一致的基础上,降低了支撑片上的最大应力;采用变截面结构的轴向力测量梁,减小了测量梁上的应变梯度。有限元分析结果表明:与传统的等截面支撑片相比,变截面支撑片上的应力分布比较均匀,其根部最大应力减小了20%以上;与等截面测量梁相比,变截面测量梁上的应变梯度降低了79%。天平校准结果与有限元分析结果一致,风洞测力试验也表明该天平具有良好的稳定性。     

一种复合材料柔性梁的响应计算方法

建立了一种复合材料柔性梁的响应计算方法,将三雏非线性梁分析解耦为二维线性剖面分析和一维非线性梁分析两部分.引入Danielson-Hodges广义应变定义,采用中等变形梁理论,考虑横向剪切和三维翘曲的影响,对梁结构进行了有限元分析.通过与Princeton梁实验数据、Minguet实验数据和大变形梁理论计算结果的对比,验证了本文计算方法的正确性和适用范围.     

反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的力学响应

对于预应力碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite,CFRP)筋高性能混凝土(High per-formance concrete,HPC)梁,建立了预应力CFRP筋的组合壳单元模型和GFRP筋的分层壳单元模型,结合相关准则研究了预应力CFRP筋HPC梁的几何非线性和材料非线性,分析了反复荷载作用下HPC梁的非线性力学响应。结果表明,单调荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的跨中挠度和CFRP筋应变的计算结果与试验数据均吻合良好,证明了所提出单元的有效性和研制程序的正确性;反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的受拉区配筋种类对HPC梁的力学响应具有显著影响,且梁体破坏时CFRP筋和GFRP筋均未达到相应的极限强度,所得结论供HPC梁设计参考。