梁动力分析的集中质量矩阵严格生成方法

在对梁振动进行有限元分析时,现有的质量矩阵对角化技术忽略了转角自由度所对应的质量,导致生成的集中质量矩阵失去了其正定性,这对时域分析以及频域分析等都造成了相当大的不便。采用数值流形方法,首先在单位分解法框架下,从Hermite插值中取回单位分解和局部近似;其次通过流形上的积分来求得集中质量矩阵;最后再回到单元的集中质量矩阵。相对于一致质量矩阵的计算,集中质量矩阵的计算精度有了一定的提高,特别是对于求解高阶模态时的速度提升尤为显著。该方法有着严格的数学基础和力学基础,为二维乃至三维结构的动力计算提供了新思路。

双参数地基模型的变截面Timoshenko梁横向振动分析

为了考虑截面剪切变形和转动惯量对弹性地基梁横向振动的影响,研究并完善了基于Pasternak弹性地基模型上变截面Timoshenko梁的有限元分析方法,建立了任意截面的Timoshenko梁的模态分析方法。具体来讲,基于Timoshenko梁理论和牛顿第二定律建立了地基梁结构的运动微分方程,并对变截面的分析运用分段等效的思想,将梁离散成一个个均匀的梁段,每个有限单元都有4个自由度,使得每个有限元的单元和梁段一一对应。以完全支撑在弹性地基上的简支梁为例,分析了结构的自由振动的特性。通过与可信赖的半解析方法的结果进行比较,结果表明了该方法的准确性和有效性,并为变截面地基梁模型的分析拓展了一种思路。