用区间牛顿法跟踪结构的后屈曲路径

结构后屈曲分析传统上都是采用弧长控制法来处理 .考虑到区间牛顿法求解非线性方程组的全局收敛性质 ,本文建议将这种方法用于跟踪结构后屈曲平衡路径 .文内建立了将区间牛顿法用于有限元控制方程的增量求解迭代格式 .在低载荷水平下 ,为减少迭代次数采用了小区间半径 .当时间步接近临界点时 ,方法可以自动搜索出屈曲前和屈曲后的 2个平衡构形 ,然后在屈曲后构形基础上跟踪临界点后的路径 ,这样就可以避免在临界载荷处由于刚度矩阵奇异而使迭代不能继续的数值困难 .典型的数值算例证实了新方法的有效性 ,同时也表明算法能毫不费力地处理所谓“位移回弹”(snap back)

分析薄板结构后屈曲平衡路径的有限元增量渐近法

本文以 Thompson 一般稳定性理论为基础,建立了分析薄板结构后屈曲平衡路径的有限元增量渐近法的一般过程,计算了多种边界条件下矩形板的初始分支点性态及初始后屈曲平衡路径,并对薄板进行了模型试验.计算和试验结果表明,该方法具有较高的精度和较少的计算量,兼备了迭代法和渐近摄动法的优点.

热环境下弹性地基板屈曲路径和振动特性研究

气候炎热地区,热应力的产生会使得道路结构的刚度发生改变,甚至引发屈曲隆起的现象。为了揭示道路结构热屈曲机理及其对动力学特性的影响,以Winkler地基板为对象,对其在热环境下的后屈曲路径和振动特性演化规律进行了理论研究。首先,考虑热应力的影响,基于三阶剪切变形理论、von Karman几何非线性关系以及Hamilton原理得到Winkler地基板的非线性振动控制方程。然后,发展了两步求解方法,即先通过非线性静力分析得到地基板的热屈曲构型,而后以此屈曲构型为平衡位置计算固有频率和模态形状。基于此,针对典型算例,计算分析了不同基床系数下地基板的后屈曲路径和固有特性随温度的演化规律,揭示了基床系数对屈曲温度、屈曲构型、固有频率和模态形状的影响机理。

不可移简支几何非线性铁磁梁式板的磁弹性屈曲与后屈曲分析

采用基于薄板挠曲变形的广义变分原理导出的磁力计算公式和运用电磁弹性耦合的非线性数值计算程序，定量分析了不可移简支几何非线性铁磁梁式板的屈曲与后屈曲路径，给出了非线性静态解的分叉图象．然后对于在斜磁场作用下这一铁磁板的磁弹性弯曲与失稳情形，得到了梁由两个半波的挠曲构形演变为单半波挠曲构形的跳跃失稳临界磁场与失稳后的路径等；并且随着倾斜磁场的倾角增大，简支梁式板磁弹性的临界磁场值随之增加．这一结果表明简支梁式板的磁弹性系统对安装偏差之类的缺陷是不敏感的．

基桩屈曲问题的大挠度摄动解

基于温克尔地基模型,采用能量法建立了两端铰支完全入土桩的大挠度微分方程.假设其挠曲函数及桩头荷载为摄动参数的幂级数展开式,采用二次摄动方法将非线性大挠度微分方程化为一系列线性摄动方程求解.在求得大挠度渐近解的基础上,通过摄动参数转换,得到以桩身挠度为摄动参数的后屈曲平衡路径高阶渐近解.最后,利用本文解答分析了桩长、地基土弹簧刚度、桩身抗弯刚度等因素对基桩临界荷载值及其后屈曲平衡路径的影响.结果表明,基桩屈曲临界荷载随桩土刚度比增大而提高,且较小的桩土刚度比对后屈曲平衡路径的稳定较为有利.

考虑横向剪切变形矩形中厚板的后屈曲研究

基于考虑横向剪切变形中厚板的非线性几何方程、本构关系及非线性平衡方程,建立关于一个中面位移和两个中面转角为独立变量的中厚板后屈曲的非线性基本方程,从而获得中厚板后屈曲的非线性控制微分方程。中厚板后屈曲的非线性控制微分方程退化为薄板后屈曲的控制微分方程的正确性说明推导过程的正确性及一般性。中厚板后屈曲的非线性控制微分方程是一个六阶耦合微分方程,对其简支边条使用双重三角级数并作为广义坐标,将两个中面转角解耦为中面挠度的表达式,然后运用伽辽金方法进一步建立中厚板后屈曲的特征方程,从而得到简支中厚板后屈曲的平均应力表达式,最后应用MATLAB工具通过平均应力表达式获得矩形中厚板的后屈曲平衡路径曲线,同时给出了中厚板小挠度屈曲的临界荷载表达式及临界荷载数值表。整个求解过程简便,并且其曲线退化后符合经典的薄板后屈曲平衡路径曲线。

嵌岩灌注桩初始后屈曲性状分析

为了探讨桥梁工程中广泛使用的嵌岩灌注桩的初始后屈曲性状,先基于弹性地基梁理论假定桩身后屈曲分析模型与相应的桩身挠曲位移函数,由此建立桩土体系的总势能方程;然后采用扰动法,基于能量原理导得不同约束情况下桩顶临界荷载的变化式,并据此讨论了桩土刚度比、桩身埋置率及桩顶自由长度等对桩身后屈曲性状的影响规律.结果表明,当桩周土趋于软弱而桩身刚度越大时,桩身初始后屈曲平衡路径将越趋于不稳定,且可能因桩身初始缺陷的存在而导致其屈曲荷载的显著降低.

带肋局部双层网壳的失稳特征研究

应用几何非线性有限元理论,考虑大位移和轴力对刚度的影响,采用广义增量法,建立杆、梁、特殊梁(一端刚接一端铰接)组合适宜局部双层网壳构造特点的数值分析方法。对带肋局部双层网壳的稳定性状进行了深入分析,研究了刚度矩阵特征值、增广平衡矩阵最小奇异值、广义载荷等结构特征参数在第一临界点和后屈曲路径的变化特点,同时分析了结构参数、边界条件、解析模型的影响。根据分析结果,可得到对工程应用有指导意义的结论。