均布载荷作用下正交各向异性固支梁的解析解

针对均布载荷作用下正交各向异性梁在两端固支条件下的平面应力问题,求解了应力和位移的解析解.在求解过程中,构造了一个含待定系数的应力函数,通过Airy应力函数解法,给出了应力和位移的表达式.对固支端边界条件采用两种处理办法,利用应力和位移边界条件,确定应力函数中的待定系数,得到了应力和位移的解析解结果.结果表明,该解析与由Nastran程序计算的有限元数值结果相比,解析解落在有限元数值的附近,两者较为吻合.该解析解对于跨高比较大的梁有较高的精度,并可退化到各向同性梁的结果.

集中荷载作用下固支梁的弹性力学分析

根据弹性力学平面问题的基本理论,采用半逆解法,求出了两端固支梁在集中荷载作用下的应力和位移多项式解,并与材料力学解进行了比较,说明了材料力学解的精度和适用范围,可供工程结构设计和弹性力学教学参考.

均布载荷作用下各向异性固支梁的解析解

针对均布载荷作用下的各向异性梁在两端固支条件下的平面应力问题,给出了一个求解应力和位移解析解的方法.该方法构造了一个含待定系数的应力函数,通过Airy应力函数解法,给出了含待定系数的应力和位移通式.对固支端边界条件采用两种处理办法.利用应力和位移边界条件,确定应力函数中的待定系数,得到了应力和位移的解析表达式.结果表明,该解析解与有限元数值结果相比,两者较为吻合.该解析解是对弹性理论中相关经典例题的补充.

高速公路交通流问题的分段固支梁计算机仿真模型

用分段固支梁模型描述高速公路上三车辆行驶过程。给定了三车辆的初始位置,整个时间过程被分为不同的时间段,每一时间段内车辆具有一定的排列次序,任意一个车辆或者处于跟车过程中,或者处于超车过程中。基于梁挠度曲线方程给出车辆在超车和跟车过程中的速度-时间关系曲线解析表示式。这些解析表示式中包含一定个数的参量,用于体现司机行为;各有关时间段的起始和终了端点则根据有关车辆运动距离相等的条件及跟车和超车的判别条件确定。由计算机自动给出计算任意时刻各车辆位置的公式。与传统方法相对比,该方法考虑建立尽可能大范围的局部模型(跟车或超车模型)并明确给出不同阶段局部模型的衔接方法,因而能较好地刻画车辆的行驶过程。旨在为开发出类似于Maple的高速公路交通流仿真软件奠定基础。

含缺陷的固支梁在阶跃载荷作用下塑性动力响应的完全解

本文分析了含两个对称缺陷的固支梁在阶跃载荷作用下的刚塑性动力响应,给出了不同载荷幅值区段的响应模式,求得了完全解,指出在结构参数和缺陷参数与外载之间存在着比较复杂的关系。表现在结构的响应模式高达十几种。它们可能是双自由度的三铰(整体五铰)模式,也可能是单自由度的双铰(整体三铰)模式。但是当载荷幅值很高时,都会出现一种固定的三铰模式。另一方面,在缺陷处通常存在一个塑性铰,这种现象反映了缺陷造成的应变集中效应。

热致封装效应对MEMS固支梁谐振频率的影响

MEMS器件的封装效应显著而复杂,其中由贴片封装引起的结构热失配是封装效应的主要成因.论文在前期封装-器件耦合行为模型的基础上,利用激光多普勒测振仪实验验证了贴片工艺的热致封装效应对固支梁器件性能的影响.结果表明,贴片前后固支梁的谐振频率发生显著变化,并沿芯片表面表现出明显的分布特征.考虑封装效应的理论模型可以较好地预测该结果,为MEMS系统的器件-封装协同设计提供理论指导.

落锤冲击下伪弹性TiNi合金固支梁的响应特性研究

主要通过实验并辅以数值计算,对伪弹性TiNi合金固支梁的落锤冲击响应进行了研究,目的是研究相变对结构动态响应的影响。结果表明固支梁在大质量块的低速冲击作用下,由早期的弹性弯曲波动响应,发展到整体结构响应。相变和相变铰的形成,改变了梁的行为,特别是相变的可逆性使梁在卸载后恢复原状,呈现出与传统理想弹塑性梁不同的响应特性。

用固支梁挠度曲线模拟高速路基本超车过程

高速公路上两车间超车过程是最为基本的一种超车过程,传统模型不够简洁。为此,提出用固支梁挠度曲线表示较快车辆的速度-时间关系曲线,由此得到了一种无格子模型。与传统方法作了比较,得到了有用的结论。此模型被用于实际的车辆行驶时间的计算中,计算结果与实际基本相符。

多晶硅双端固支梁高周循环下疲劳特性的分析

多晶硅固支梁是MEMS器件中较常见的可动部件,通过静电激励的方式对其进行疲劳振动加载;所用结构为面外运动结构,为了测试样品的加速疲劳特性,通过在固支梁面内引入缺陷的方式来增大应力水平值;器件在经历了1.72×1011次循环之后,微梁的谐振频率、振动幅度发生了较大偏移,其谐振频率的偏移量达到14.531kHz,器件性能发生了严重的退化。研究结果表明,利用谐振频率的改变来表征材料性能的退化是一种准确、可行的方法,同时本文进一步分析指出,器件上引入凹槽缺陷的方法确实可起到加速疲劳的作用;可利用此方法制作不同应力水平幅度的结构进行振动载荷疲劳加载实验,从而得到固支梁结构疲劳加速因子。

冲击荷载下固支梁弹塑性动力响应分析

为了研究在冲击荷载下固支梁的弹塑性动力响应,首先利用能量法推导固支梁在冲击荷载下动力响应的简化计算方法,将跨中挠度和冲击荷载响应作为梁动力响应的评价指标;然后通过一些算例对固支梁与简支梁的动力响应进行对比来探讨不同边界条件对受力的影响,为结构抗冲击安全设计提供指导;最后利用有限元软件ANSYS/LSDYNA模拟固支梁在外部冲击物碰撞作用下的动力响应并与解析结果进行对比,在分析时考虑材料应变率和接触变形.结果表明:提出的弹塑性动力响应判别方法、动力响应简化计算方法和评价指标都是可行的;固支梁相对于简支梁更有利于承受冲击荷载;当质量比与冲击物速度比较适中时,跨中挠度和冲击荷载响应的解析解和数值解相符较好;在相同的冲击能量下,冲击物质量和速度所占的比例不同,动力响应所经历的时间历程不同.

含缺陷的固支梁受冲击载荷作用的实验研究

本文报导了含缺陷的固支梁受圆柱形飞射物撞击的实验过程和实验结果,分析和讨论了输入能量、切口深度、质量比等参数对非完善梁塑性动力响应特性的影响。

低速大质量冲击下伪弹性TiNi合金固支梁响应的数值研究

对低速大质量冲击下伪弹性TiNi合金固支梁的响应和相变演化特性进行了数值研究,目的是了解相变与结构动态响应之间的相互影响。结果表明,落锤冲击载荷作用下,相变固支梁的响应可以分为5个阶段:弹性波动响应,局部相变失稳,驻定相变铰形成,相变铰区扩展和相变铰移动,杆机构。相变铰为弯矩和轴力共同作用下形成的广义铰,同时表现出与塑性铰不同的特征。

固支梁微传感器等效电路宏模型及IP库的建立

针对 MEMS器件中的固支梁结构 ,采用了 SPICE中标准多项式受控源的形式和模态分析的方法 ,运用 F-I类比的电路形式建立了固支梁微传感器的多模态小信号等效电路宏模型 ,并建立了相应的 IP模型库单元。在外加力作用下 ,用 SPICE软件调用固支梁的 IP库并结合外加电路进行了系统级的模拟 ,得到微传感器分布参数的电学参量输出特性曲线 ;最后采用

附加磁体对局部约束阻尼固支梁损耗因子的影响

研究了在固支梁上设置 1段或两段阻尼层时 ,附加永磁体对阻尼的改进效果 .分析了不同阻尼层设置方式下 ,磁约束阻尼处理对系统一阶模态损耗因子的影响 ,阐明了磁约束的减振机理 ,分析了阻尼层剪切模量和磁刚度对磁约束处理减振效果的影响 .

均布与集中荷载共同作用下固支梁弯扭屈曲临界弯矩精确解研究

目前对复合荷载下钢梁弯扭屈曲的求解多数为采用单一三角函数,其解答是近似解。本文以作者前期关于单一荷载钢梁屈曲荷载精确解的研究为基础,对均布与集中荷载下的单轴对称固支梁弯扭屈曲的临界弯矩进行了理论研究,首先给出本问题一阶近似解析解,进而推得此种情况下钢梁弯扭屈曲临界弯矩的无穷项级数解,并以100项级数为参考,应用MATLAB程序对其收敛性进行研究,最后又建立有限元模型进行了验证。研究表明,对于复合荷载下钢梁弯扭屈曲问题,无穷项级数解具有较高的精度,与FEM的最大误差在5%以内,而由单一三角函数获得的一阶近似解析解与FEM的误差非常大,对本文的双轴和单轴对称截面,其最大误差分别可达22.50%和-27.13%。

两端固支梁振动能量收集器的结构设计及优化

为优化压电振动能量收集器的结构,设计了两端固支梁型压电振动能量收集器,建立两端固支梁结构的集中载荷力学模型,确定梁的变形情况,对比两端固支梁和悬臂梁结构的固有频率和最大应力,得出影响两端固支梁结构优化的因素(固有频率f_2增大,最大应力σ_2减小);通过绘制两种结构关于长度比L_p和质量比M_p的等应力和等频率曲线,确定同时满足减小f_2和增大σ_2的区域,并利用ANSYS仿真验证了所推导公式的正确性,实现了两端固支梁结构的优化。

高速公路基本超车过程的推广固支梁挠度曲线模型

两车辆超车的模拟问题是学者们关心的一个基本问题。传统方法在刻划这类问题的特征方面仍显不足,主要体现在:①模型的机理与实际问题尚存在差距;②计算复杂程度较大,难以付诸实施。为此,提出一种用于模拟车辆超车的新方法。它假定每个车辆有一虚拟的尾梁,而虚拟尾梁的形状用固支梁挠度曲线来表示,进而得到了一种推广了的固支梁挠度曲线模型。它是一种无格子数值计算模型。

两端固支梁吸合电压解析模型的拟合修正

常用的工具软件如Coventorware和Ansys等计算吸合电压所需时间太长 ,计算一个吸合电压大约需要数小时。本文通过采用二维分布模型计算吸合电压 ,大幅度缩短计算吸合电压所需的时间 ,可在较短时间内完成大量不同尺寸及材料参数两端固支梁吸合电压的计算。用算得的吸合电压 ,采用最小二乘法 ,对两端固支梁吸合电压的解析模型进行拟合修正 。

集中静荷载初始效应对固支梁固有频率的影响

研究了集中静荷载初始效应对于固支梁固有频率的影响,利用能量守恒方程和变分原理,得到了存在初始挠度时梁的振动控制方程。在此基础上,分析得到了存在初始挠度时梁固有频率的解析解,以及存在初始集中静荷载时固支梁的固有频率和固有振型的变化规律,分析比较了高跨比、梁上集中静荷载大小等因素对于固有频率的影响,并开展了相应的室内试验。结果表明:对于同一固支梁,固有频率随梁上静荷载的增大呈线性增大趋势;对于两端固支的3mm梁,初始挠度对固有频率的影响可达到17.3%;随着梁高跨比的减小,初始挠度对固有频率的影响逐渐增大。因此,实际的桥梁结构设计中,应充分考虑初始挠度对固有频率的影响。

多谐振频率固支梁压电能量收集器的设计

为了提高压电振动能量收集器的转换效率,设计了两种固支梁组合方案来实现多谐振频率压电能量收集器。建立固支梁结构的力学模型,得到影响固支梁谐振频率的因素。通过Comsol多物理场软件,仿真验证了两种方案的输出稳态电压频率响应。方案1实现的频带范围为9Hz,方案2实现的频带范围可达41Hz。总结了两种方案的优缺点,研究结果对多谐振频率固支梁压电能量收集器的设计及应用具有一定的参考价值。