考慮剪切變形的開口薄壁桿件靜動(dòng)力學(xué)理論及其數(shù)值分析.pdf

1、本文對(duì)開口薄壁桿件靜動(dòng)力學(xué)理論及其數(shù)值分析進(jìn)行了研究。在傳統(tǒng)開口薄壁桿件結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算中，常常忽略橫向剪切變形和扭轉(zhuǎn)剪切變形，為此本文引入剪切變形的影響，修正了Euler-Bernoulli梁與Vlasov薄壁桿件理論，然后用剛度法得到考慮剪切變形影響的數(shù)值計(jì)算精確的空間薄壁桿件單元?jiǎng)偠染仃囈约坝糜邢拊ㄍ茖?dǎo)得到類似的單元?jiǎng)偠染仃嚕瑢?duì)兩種單元?jiǎng)偠染仃囷@示表達(dá)式中的扭轉(zhuǎn)部分的剛度系數(shù)進(jìn)行了誤差比較，并驗(yàn)證了修正后的桿單元?jiǎng)偠染仃嚨恼_性。研

2、究表明，剪切變形對(duì)開口薄壁桿件的高階振動(dòng)影響較大，為了得到考慮剪切變形的數(shù)值計(jì)算精確的動(dòng)力剛度矩陣，對(duì)修正后Euler-Bernoulli梁與Vlasov薄壁桿件理論采用D'Alembert原理形成彎扭耦合振動(dòng)的控制微分方程，最終用動(dòng)力剛度法給出了動(dòng)力剛度矩陣的計(jì)算表達(dá)式，用Wittrick-Williams(W-W)算法完成對(duì)算例的頻率的求解，并與其他研究者的結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)本文計(jì)算得到前三階自振頻率結(jié)果與綜合考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與剪切變

3、形的影響的結(jié)果相比，相對(duì)誤差不大于3％。在實(shí)際薄壁桿件結(jié)構(gòu)位移計(jì)算過程中，整體結(jié)構(gòu)分析的誤差主要來源于所建立的節(jié)點(diǎn)連接模型。為了考慮節(jié)點(diǎn)的連接模型的特性，采用了連接單元法，通過數(shù)值構(gòu)造的方法使得所形成的連接單元不僅能考慮節(jié)點(diǎn)連接的半剛性，而且能體現(xiàn)翹曲位移傳遞的規(guī)律，然后把該連接單元編制到空間薄壁桿系計(jì)算程序中，進(jìn)行了不同節(jié)點(diǎn)連接的桿系結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算以及半剛性連接的門式剛架的自振頻率的計(jì)算，并利用軟件計(jì)算得到結(jié)果驗(yàn)證了本程序結(jié)果的正確性。