计及二阶效应的大位移柔性梁杆系统动力学分析

结合小变形条件下梁杆单元精确有限元方法和大位移随动坐标法,建立了计及二阶效应的大位移运动柔性梁单元的动力学方程.首先从小变形结构入手,建立考虑二阶效应的柔性梁压弯力学模型,推导出二阶理论条件下平面压弯梁的精确有限元方程,进而获取二阶理论条件下梁单元精确刚度阵.运用大位移随动坐标法建立大位移几何非线性弹性梁杆单元平衡方程,使用柔性多体动力学的相对描述方法推导大位移梁单元在局部坐标系下的动力学方程.通过结点位移、速度和加速度在随动坐标系与整体坐标系间的相互关系得到梁单元在整体坐标系下的包含二阶效应的动力学方程.对某型港口起重机臂架系统的变幅工况进行了计及二阶效应的弹性动力分析.

梁杆系统精确有限元方程及其在几何非线性分析和稳定计算中的应用

本文用精确的二阶理论导出纵横弯曲状态下梁的力──位移方程，将其表为规范的有限元形式，给出了其应用的典型算例。

计及二阶效应的梁杆系统动力响应分析方法研究

基于动力刚度法和有限元理论提出了一种考虑二阶效应计算梁杆动力响应的新方法。通过求解轴向力作用下Bernoulli-Euler梁横向和轴向挠度自由振动微分方程,利用位移边界条件反解出待定系数,得到了动态精确形函数;使用经典有限元方法推导了考虑截面自身旋转惯量的质量阵和考虑二阶效应的刚度阵,该质量阵和刚度阵各元素均为轴力和圆频率的超越函数;建立了杆系结构瞬态动力学分析的动力平衡方程,给出了稳定和高效的求解方案。对几个典型的算例进行了计算分析,并与通用软件ANSYS的计算结果进行了比较。计算结果表明:该分析梁杆系统动力响应的新方法具有较高的计算精度和效率,特别是能够准确地计入轴力对于梁杆动力响应的影响。

梁杆系统临界屈曲精确有限元判式及其应用

本文从精确的梁杆转角位移方程导出对应的非线性有限元方程．给出梁杆系统的稳定通用判式，并以附着式起重机塔身为例介绍了其应用。

塔机超静定梁杆系统局部屈曲后力学性能分析

通过对局部屈曲前后的力学模型进行分析,给出局部屈曲杆件搜索和力学模型重构的方法,运用精确单元刚度矩阵和单元撤换法分析计算超静定梁杆系统在发生局部屈曲前后系统力学性能的变化,以确定超静定结构的屈曲后性能和极限承载能力。

分布传递函数方法的梁杆几何非线性分析

本文提出了一种基于动坐标的、适用于梁大变形分析的传递函数方法。在本方法中 ,一个复杂系统被分为若干一维子系统 ,各子系统根据梁的有限变形理论进行推导。推导中把轴力看作子系统的参数 ,引入状态向量后 ,可以将子系统的控制方程改写为含参状态空间的形式 ,然后利用传递函数方法求解。系统的合成借鉴了有限元的处理方法 ,引入了动坐标关系 ,使方法可以用于对大变形的分析。文后给出的算例表明本文方法有很高的精度和很好的收敛性。

计及二阶效应的门座起重机变幅工况动力学分析

对门座起重机的变幅工况进行了计及二阶效应的大范围运动弹性动力分析。使用柔性多体系统动力学方法描述柔性体的变形和运动,结合非线性有限元理论推导了一般运动柔性单元在局部坐标系下的计及二阶效应的动力学方程,进而使用三结点Euler-Bernoulli梁单元的形函数,推导了柔性梁单元的动力学方程。对该方程进行静力凝聚并使用随动坐标法,得到便于系统动力学方程组集的整体坐标系下的两结点梁单元动力学方程。对某型门座起重机臂架系统的变幅工况进行了计及二阶效应的弹性动力分析,结果表明:二阶弹性位移和内力均为相应线性解上的波动,且波动幅值较大,因此对大柔度重载机械应进行考虑二阶效应的弹性动力分析。

起重机超静定杆系结构弹性稳定分析中的有限元误判与应对

运用精确有限元理论的单元刚度矩阵来分析桁架结构的稳定性问题,推导了桁架结构临界失稳的判别式.结合判别式从理论上阐述了结构发生失稳的2种不同类型,并解释了有限元软件分析超静定桁架结构稳定性出现误判的原因.通过对有限元方法求解稳定问题的实质和过程进行分析,提出了解决有限元软件误判的方法,运用单元撤换法处理局部失稳后的系统模型,更准确地评估结构稳定性承载能力.利用基于ANSYS软件二次开发程序,改进了应用有限元软件分析超静定结构稳定性的方法,以获取超静定杆系结构真实的临界失稳载荷.