三維桿系結(jié)構(gòu)回傳波射矩陣法及其應(yīng)用.pdf

1、對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，眾多研究集中于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析，且采用模態(tài)分析等方法并考慮較長期的動(dòng)力反應(yīng)。對(duì)于結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應(yīng)的精確預(yù)測，應(yīng)借助波動(dòng)特性分析。本文發(fā)展了三維桿系結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論分析的回傳波射矩陣法，并用于結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力響應(yīng)分析中。 基于桿件中應(yīng)力波模型，通過相關(guān)縱波、橫波和扭轉(zhuǎn)波的穩(wěn)態(tài)問題的精確解分析，建立了三維剛架結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下散射矩陣、相位矩陣、轉(zhuǎn)列矩陣及回傳波射矩陣的統(tǒng)一格式。用于計(jì)算桿件位移和內(nèi)力響應(yīng)的到達(dá)波矢量和離開

2、波矢量的確定，最終可通過計(jì)算一個(gè)回傳波射矩陣來進(jìn)行?；貍鞑ㄉ渚仃嚪从沉私Y(jié)構(gòu)中各種波的散射和傳播特征。采用該模型可準(zhǔn)確獲得結(jié)構(gòu)初期的瞬態(tài)響應(yīng)。對(duì)于靜力問題，與散射矩陣對(duì)應(yīng)的是傳遞分配矩陣，波矢量直接對(duì)應(yīng)于桿端的位移和轉(zhuǎn)角。 回傳波射矩陣法的特點(diǎn)是，先以確定節(jié)點(diǎn)處到達(dá)和離開波的系數(shù)，后應(yīng)用精確的波動(dòng)解形式來計(jì)算任何節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力大小。同時(shí)，可根據(jù)波動(dòng)解精確計(jì)算結(jié)構(gòu)任何部位(截面)上的力學(xué)變量，不必如其它方法用插值計(jì)算等格式。 本

3、文編制了FORTRAN專用計(jì)算程序，可用于定量確定桿件上任何節(jié)點(diǎn)和部位的內(nèi)力大小，包括一個(gè)軸向力、兩個(gè)橫向剪力，以及一個(gè)扭矩和兩個(gè)橫向彎矩隨頻率和時(shí)間的變化關(guān)系。作為一個(gè)應(yīng)用，具有步時(shí)間函數(shù)動(dòng)載作用的兩層框架結(jié)構(gòu)被選取為計(jì)算模型。該框架結(jié)構(gòu)由16根梁組成，沿三個(gè)正交方向布置，長度分別是710，410and 210，截面均是直徑為10/2的圓截面。 回傳波射矩陣法的運(yùn)用，在多方面表現(xiàn)其有效性和準(zhǔn)確性。例如，應(yīng)力波第一次到達(dá)相應(yīng)時(shí)間