检索结果-南通市图书馆

作者：谈世琪石家庄铁道大学

学位级别：硕士

随着城市的不断发展,直桥在城市建设中显现出一些不够灵活的缺点,曲桥逐渐替代一部分直桥的角色。考虑到曲线梁桥在服役期间主要受到车辆荷载,因而曲线梁桥的车-桥耦合振动以及其动力学行为分析作为本文的主要内容,目的是计算车-桥耦合... 详细信息

随着城市的不断发展,直桥在城市建设中显现出一些不够灵活的缺点,曲桥逐渐替代一部分直桥的角色。考虑到曲线梁桥在服役期间主要受到车辆荷载,因而曲线梁桥的车-桥耦合振动以及其动力学行为分析作为本文的主要内容,目的是计算车-桥耦合作用下曲线梁桥的动态响应等一系列力学问题,以便为相关工程问题提供一定的理论基础。具体内容如下:本文通过轮胎荷载把汽车模型和曲线梁桥模型连接起来,建立汽车-曲线梁桥耦合系统,并在此耦合系统基础上去研究汽车和曲线梁桥的动力学行为。轮胎与桥面的作用力采用点接触模型,汽车考虑线性与非线性、变速行驶,曲桥考虑桥面不平顺三种情况。根据Vlasov方程推导了曲线梁桥的振动控制方程,应用假设模态法、Galerkin法、模态正交法和Newmark等方法研究了曲线梁桥各个方向和汽车竖向的动力学振动响应。并通过模型实验实测与理论结果对比,验证了数值计算的正确性。研究发现,本文中由于车辆在桥上运行时间较短,经计算高阶模态对振动响应影响较小,可忽略不计,外荷载主要激发起曲线梁的一阶振动模态,因此本文的计算与实验模拟均考虑了曲线梁一阶模态函数近似。车辆加速度、非线性以及桥面不平顺等因素对曲桥和汽车的动力学响应均造成一定的影响。减小汽车载重、轮胎刚度、悬架刚度、既可提高汽车舒适性又可减小桥梁破坏;车身悬架非线性对车体竖向加速度和竖向位移的影响较大,对曲线梁桥竖向加速度的影响较小;车辆加速度由于车速的改变会对曲线梁的离心力造成很大的影响,进而对桥梁的径向和轴向振动影响较大;桥面不平顺因素在车-曲线桥耦合体系里会使得桥梁和车辆的振动响应都增大。

关键词：曲线梁桥动力学响应 Newmark法车-桥耦合系统

弹性连接的中厚超椭圆双板系统的自由振动分析

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弹性连接的中厚超椭圆双板系统的自由振动分析

作者：焦显义石家庄铁道大学

学位级别：硕士

在工程领域中,板有很多应用,比如,航天器中广泛存在各种板,各种楼房建筑中也存在大量的板。板结构单元能够减小材料损耗、增大有效荷载及提供有效的支撑等优。随着高速计算机的发展和普及,理论分析经常被用来解决工程实际中遇到的问题... 详细信息

在工程领域中,板有很多应用,比如,航天器中广泛存在各种板,各种楼房建筑中也存在大量的板。板结构单元能够减小材料损耗、增大有效荷载及提供有效的支撑等优。随着高速计算机的发展和普及,理论分析经常被用来解决工程实际中遇到的问题。在诸多板的问题中,弹性连接的双板振动问题无论是理论上还是实际中均具有重要意义,许多重要的结构单元都可以简化建模为弹性连接的双板振动系统。该系统也可用来分析墙体或地面的振动。而关于板的研究,基本上都是基于典型的薄板理论,而这一理论是忽略剪切变形影响的。同时,双板的边界条件局限于简支边。众所周知,对于单板来说,当板的厚度不是足够薄的时候,板的剪切变形和支撑条件对板的力学行为都会产生很大的影响,相比矩形板,圆板更是少之又少,而且,相当一部分都以极性圆板为研究重点响;对于圆角矩形板,也就是超椭圆版的研究,仅有几位研究者发表了十几篇的相关论文。大多数研究工作是采用Kirchhoff-Love板理论,对于中厚双板的研究,还是寥寥无几。本文主要研究了中厚板的双板系统的自由振动,讨论了双圆板、双椭圆板和双超椭圆板的自由振动,全文以Mindlin板一阶剪切变形理论为基础,通过pb-2Ritz法为计算方法推导出了中厚双板系统的自由振动的刚度矩阵,最终转化为数学上求解特征值问题,然后利用Matlab编程,通过数值计算得到了双板系统的频率和振型。通过选取圆板和椭圆板数值算例证明了pb-2Ritz法在求解该问题上具有很好的收敛性和数值稳定性,能够应用于求解双板振动问题;并对双圆板系统的自由振动进行了详细分析讨论,通过数值算例证明了薄板理论的在板的厚度很小的情况下具有良好的精度,然而随着厚度的增加,就凸显出了它的局限性,说明了随着双板系统的厚度的增加,剪切变形和转动惯量对双板系统的固有频率的影响越来越大,并且随着板的厚度的增加,各阶固有频率逐渐减小。从而证明了本文的中厚板理论具有良好的通用性和精确性;通过算例分析了双板系统固有频率与弹性层的弹性常数之间的关系,发现随着弹性系数的增加,其一阶固有频率并不受影响,其他各阶频率缓慢增加;也研究了不同厚度的板组成的双板系统对系统固有频率的影响。通过大量的数据详细讨论了等轴和非等轴的双超椭圆板在简单支撑下的自由振动得到了两种双超椭圆板随厚度的变化规律:当n=2时,相对于圆板,等轴超椭圆板能够大幅度减小双板系统的固有频率,各阶频率均下降较多;当n的取值大于2时,等轴超椭圆板的固有频率略有减小,即,当n大于2时,超椭圆几何边界改变时,其固有频率变化微小,说明了超椭圆板在工程领域中的优越性,众多数据分析能够帮助到设计和研究人员。

关键词：一阶剪切变形理论双椭圆板超椭圆板固有频率 pb-2Ritz法

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梁板类结构支承位置优化问题研究

梁板类结构支承位置优化问题研究

作者：宋江波石家庄铁道大学

学位级别：硕士

结构优化设计涉及土木、机械、航天、能源等多个领域。其作用对人类的影响越来越大,优化时刻存在我们身边,一个优秀的优化可以使人们用有限的资源来谋求更多的发展,获得更多的利益。支承位置优化可以用于建筑物,印刷电路板,工件加工等... 详细信息

结构优化设计涉及土木、机械、航天、能源等多个领域。其作用对人类的影响越来越大,优化时刻存在我们身边,一个优秀的优化可以使人们用有限的资源来谋求更多的发展,获得更多的利益。支承位置优化可以用于建筑物,印刷电路板,工件加工等结构设计工程中。对支承体系的优化实际上来说是一个拓扑优化问题,支承的布置多种多样,从数学的角度讲,其组合是无穷无尽的。本文中研究的问题是优化梁结构或板结构中支承的位置,使结构的最大挠度绝对值最小。假设支承在有限元模型的结点处约束结构,且仅对支承点处的横向位移有作用。本文用一种渐近移动法的启发式优化方法研究了梁结构、桁架结构和板结构的支承优化问题。首先建立了支承优化问题的数学模型。求得了结构中挠度对支承位置的灵敏度。对结构进行有限元建模,在灵敏度分析的基础上,使得每一次的迭代过程,使结构的最大绝对挠度值减小最多。用简单的例子验证了本方法的正确性,然后在此基础上,通过若干算例讨论了各种参数变化对结构支承优化位置及最大绝对挠度值的影响。

关键词：优化设计灵敏度挠度有限元支承位置

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任意四边形板双板系统的自由振动

任意四边形板双板系统的自由振动

作者：贾环环石家庄铁道大学

学位级别：硕士

板作为一种具有优良性能的基本结构单元,已普遍应用于各种工程实践中,很好地掌握其结构的动力学行为对于结构设计和结构性能评估来说具有重要的意义。通常情况下在采用经典的薄板理论来讨论板的振动问题时,由于忽略了剪切变形以及转动... 详细信息

板作为一种具有优良性能的基本结构单元,已普遍应用于各种工程实践中,很好地掌握其结构的动力学行为对于结构设计和结构性能评估来说具有重要的意义。通常情况下在采用经典的薄板理论来讨论板的振动问题时,由于忽略了剪切变形以及转动惯性的影响因素,当板厚稍微增加时其理论结果便与实际情况发生了较大的偏差。为了克服经典薄板理论的局限性,Mindlin等人提出了一阶剪切变形理论,该理论为中厚板的振动问题提供了较为精确合理的解,本文即采用这一理论。本文应用Pb-2Ritz能量法结合一阶剪切变形板理论研究由一个均匀的温克勒弹性层连接的双板系统的横向自由振动。首先推导出双板系统的能量表达式,然后用一组完备的二维多项式和满足边界条件的基函数的乘积定义了Pb-2Ritz试函数,将这些试函数代入双板系统的能量表达式,并令能量表达式对待定系数的一阶偏导等于零,从而导出经典的特征值问题,应用标准的特征求解器求解出特征值问题就能够得到双板系统的固有频率。该方法的优点为:由于所选取的位移函数自动满足板的几何边界条件,从而就避免了此方法在实施边界条件时遇到的困难。为了方便数值积分的计算,通过坐标的变换将板的积分区域变换到一个单元正方形上,从而数值积分采用了高斯积分。通过几个数值算例的研究,对本文所采用的方法进行了收敛性研究,并与已有的数值结果进行了比较,对本方法的计算精度进行了验证,从而证明了不同边界条件组合下的双板系统自然频率的数值计算结果的合理性。在此基础上对各种参数对双板系统的无量纲固有频率的影响进行了详细讨论,并给出了大量的数值结果和结论,仔细研究了弹簧刚度和剪切变形对双板系统的频率参数的影响,希望这些结果对在此方面研究的人员有一定的参考价值。

关键词：自由振动双板系统一阶剪切变形理论 Pb-2Ritz法固有频率