复合材料薄壁杆件非线性扭转分析

考虑几何非线性的影响,建立了在拉、压、弯、扭组合变形下复合材料薄壁杆件理论.重点对杆件进行非线性扭转分析.由给出的等效本构方程和总势能泛函,根据最小势能原理导出了所给问题的平衡控制方程和相应边界条件.讨论了该方程和边界条件的求解.     

复合材料夹芯箱梁理论

基于复合材料箱梁理论,引入夹芯箱梁分析模型,由最小势能原理导出含耦合关系的夹芯箱梁控制方程和边界条件,并给出了一般的求解方法．     

具有Volterra型非线性边界条件的反应扩散方程的单调迭代法

研究了具有Ｖｏｌｔｅｒｒａ型非线性边界条件的反应扩散方程的边值问题，建立了解的存在性和唯一性的单调迭代法。     

冲击动力过程的无网格数值分析方法

应用再生核质点法实现了冲击过程的数值模拟．为解决冲击过程伴随的材料和几何非线性问题，数值分析中采用增量法．针对冲击速度较低的情况，假设冲击过程为小应变，并引入弹塑性增量本构关系，推导出冲击过程的再生核质点法计算控制方程．采用修正配点法，以满足其本质边界条件．数值模拟结果表明，实例中弹体变形分析结果与ANSYS有限元分析结果一致．     

拱式结构几何非线性分析的样条有限点法

提出了用样条有限点法(SFPM)分析拱式结构几何非线性问题。以位移u和w作为基本未知量,采用3次B样条函数作为位移函数,从最小势能原理出发,建立了样条离散化的非线性刚度方程,推导了非线性刚度矩阵的精确显式。     

宽翼缘T梁剪滞效应分析的改进方法

为使剪滞翘曲应力满足轴向自平衡条件，选取了新的翼缘板纵向翘曲位移模式．采用三个独立的广义位移w(x)，U(x)，θ(x)对宽翼缘薄壁T梁的剪滞效应进行能量变分法分析，建立了关于w(x)，U(x)，θ(x)的基本微分方程及边界条件．计算体系总势能时考虑了剪力在剪切变形上作功．得到的基本方程表明，剪滞效应与剪切效应彼此独立．数值算例表明，按本文方法计算宽翼缘薄壁T梁的应力和挠度，能大幅度提高计算精度．文中还对常用的剪滞翘曲位移模式进行了评价．     

高耸结构纵向地震力影响分析

推导了高耸结构（杆件）波传播运动方程、连续方程和特征线求解方法．并考虑结构弹性模量隐应变及振动频率的变化,对地震波作用下结构的受力状况进行了分析．     

非线性受迫振动系统的次谐共振解

应用非线性动力学理论，讨论一类非线性结构的受迫振动问题．通过对动力方程的分析求解。求出了系统的次谐周期轨道及其Melnikov函数，得到了方程存在次谐共振的条件．利用这些结果，可以预测非线性系统的混沌运动．     

任意形状Mindlin板的弯曲自振特性分析

将改进的Rayleigh-Ritz法拓展到对任意形状中厚板的弯曲自振特性分析中。将位移试函数的函数域拓展到曲边域外的矩形区域,并选用改进的傅里叶级数作为试函数。采用刚度可调的弹簧模型模拟复杂边界条件,并引入数值方法将边界离散,对微段的弹性势能求和得到整体边界的弹性势能,解决了任意形状带来的曲边的复杂边界条件的问题。基于能量变分原理和Mindlin理论建立求解方程。通过将直边板和曲边板的算例与文献及有限元结果对比,证明本方法的准确性,为实际工程问题提供参考。     

无背索斜塔斜拉桥的稳定性分析

以长沙市洪山大桥为工程背景，采用每个单元有14个自由度的梁段单元，根据薄壁杆件力学及势能驻值原理推导了其单元刚度矩阵，并对无背索斜塔斜拉桥主梁的稳定性进行了分析。     

波形钢腹板PC组合箱梁纯扭全过程分析模型

为准确预测波形钢腹板PC组合箱梁（PCCBGCSWs）在纯扭作用下的全过程受力行为,基于软化薄膜元理论提出了改进软化薄膜元模型（ISMMT）. 首先,对ISMMT的平衡、变形协调和材料本构方程以及通用求解程序进行了简要介绍;在此基础上,提出了当波形钢腹板、预应力及普通钢筋均处于弹性阶段时的简化求解程序框图,该简化程序仅有一层迭代循环;最后,完成了一根PCCBGCSWs试件的纯扭模型试验,通过试验得到了试件的扭矩-扭率曲线、波形钢腹板和混凝土翼缘板剪应变、预应力和普通钢筋应变等结果,将试验结果与ISMMT预测的理论结果进行了对比,同时将简化求解程序和通用求解程序的求解效率进行了比较. 结果表明: ISMMT不仅能准确预测PCCBGCSWs在纯扭作用下的全过程扭矩-扭率曲线,还能模拟各构件的应变发展历程,包括混凝土翼缘板、波形钢腹板、预应力和普通钢筋等;运用ISMMT预测本文模型梁的纯扭全过程受力行为时,若采用通用求解程序进行计算,所需的总迭代次数可高达7.9 × 106次,采用简化求解程序最少为5次,最多也仅为193次,可极大提高求解效率;本文ISMMT为PCCBGCSWs的纯扭全过程分析提供了一种有效途径.      

钢-预应力混凝土组合梁抗扭极限分析

根据软化桁架模型理论,通过力及力矩的平衡、变形协调和材料本构关系,得出在转矩作用下预应力组合梁的受扭强度、扭率、应力、应变、扭转角等一系列方程,并推导出在转矩作用下开、闭口截面钢-预应力混凝土组合梁的抗扭极限强度计算公式.     

考虑剪滞剪切效应的复合材料薄壁箱型连续梁理论分析

以含三次项的四次抛物线作为箱梁翼缘板的纵向位移函数,推导出了考虑横向剪切变形及剪力滞后效应时的双轴对称铺设的复合材料层合箱梁在对称弯曲条件下的控制微分方程,并推导出了两等跨连续梁分别在跨中受一集中力P的位移差函数,最后结合具体的复合材料箱型连续梁实例,将本文理论推导的结果与ANSYS结果以及实验结果进行了对比,结果表明,理论推导的结果与ANSYS结果和实验结果吻合较好,其结果是正确可靠的。     

基于PDS模块的抗侧滚扭杆可靠性分析

考虑扭杆半径、弹性模量、载荷和疲劳极限等变量的随机性,运用APDL语言建立抗侧滚扭杆的参数化模型.通过抗侧滚扭杆的疲劳极限和其最大节点等效应力建立极限状态函数,利用ANSYS的PDS模块选用蒙特卡洛法进行抗侧滚扭杆的可靠性分析,获得了该有限元分析模型的应力概率分布特征,得到了扭杆半径、弹性模量、载荷等设计参数对应力分布的灵敏度.研究结果对于改进抗侧滚扭杆结构设计具有指导作用.     

一种分析曲线箱梁剪力滞效应的传递矩阵法

基于能量泛函变分原理及箱梁翼板的剪力滞翘曲位移函数,导出了曲线箱梁的弹性控制微分方程、边界条件并运用消元法求得其闭合解。基于多跨曲线桥跨界的静力平衡及连续条件,给出了跨间矩阵和节点矩阵,建立了变形和内力的传递矩阵,提出了一种计算曲线箱梁剪力滞的传递矩阵法。算例表明了该方法的有效性。     

Dynamic investigation on composite flexible multi-body system considering thermal effect

The dynamic performance of composite flexible multi-body system under the simultaneous action of thermal fields and driving constraint is analyzed. Based on strain-displacement relation of the Mindlin plate theory which includes transverse shear deformation, and considering thermal effect, variation equations of laminated plate are derived by the principle of virtual work. The finite element method is used for discretization. According to kinematics constraint relation, dynamic equations for spatial slider-crank system are established. Simulation results show that spatial deformation (torsion deformation) appears in the multi-layered composite slider-crank mechanism which is simulated with planar motions. Furthermore, the influence of coupling between thermal expansion and flexible deformations of non-symmetrical composite plates on the large overall motion under the uniform temperature field is investigated. Finally, significant change in constraint force due to the spatial deformation is shown.     

基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移,根据位移控制方程,建立了变刚度压杆位移和转角方程;根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件,得到了位移系数;根据压杆内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程,变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算,并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析,验证了模型的精度和效率. 结果表明:采用插值形函数法计算压杆临界荷载时,若只划分一个单元,其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%,随着划分单元数量增加,相对误差降为0.023%;采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时,只需划分一个单元,即可保证计算结果与理论解一致,该矩阵可用于压杆的非线性分析中,得到压杆内力及位移的精确解.      

Equivalent Bar Conceptions for Computer Analysis of Pantographic Foldable Structures

An equivalent bar conception is firstly developed for the computer analysis of pantographic foldable structures. The uniplet of two three-node beam elements is assumed as a six-bar assembly with respect to least norm least square solution for the elastic strain energy equality. The equilibrium equation is developed for the equivalent models, and the internal forces formulated sequently for backup calculation. This procedure is proved practical for some engineering, and some interesting concepts proposed. Finally, three numerical tests are presented.