具有分数导数本构关系的粘弹性Timoshenko梁的静动力学行为分析

利用粘弹性材料的三维分数导数型本构关系 ,建立粘弹性Timoshenko梁的静、动力学行为研究的数学模型 ;分析Timoshenko梁在阶跃载荷作用下的准静态力学行为 ,得出了问题的解析解 ,考察了一些材料参数对梁的挠度的影响· 基于模态函数讨论了粘弹性Timoshenko梁在横向简谐激励作用下的动力响应 。

粘弹性Timoshenko梁的变分原理和静动力学行为分析

从线性、各向同性、均匀粘弹性材料的Boltzmann本构定律出发 ,通过Laplace变换及其反变换 ,由三维积分型本构关系给出了Timoshenko梁的本构关系 ,并由此建立了小挠度情况下粘弹性Timoshenko梁的静动力学行为分析的数学模型 ,一个积分 偏微分方程组的初边值问题 .同时 ,采用卷积 ,建立了相应的简化Gurtin型变分原理 .给出了两个算例 ,考查了梁的厚度h与梁的长度l之比 β对梁的力学行为的影响 .

非线性粘弹性Timoshenko梁动力学行为的分析

本文讨论了有限变形粘弹性Timoshenko梁的动力学行为。首先由Timoshenko梁的理论和分数导数型本构关系给出了梁的控制方程。其次为了便于求解,采用Galerkin方法对系统进行了简化,并比较了1阶和2阶截断系统的动力学性质,它们具有相同的定性性质,说明Galerkin方法的合理性。给出了求解包含分数积分的积分-微分方程的一种新方法,以便求解系统的长时间的解。综合利用非线性动力系统中的经典方法,揭示了梁在有限变形情况下丰富的动力学行为,并分别考察了载荷参数和材料参数对结构的动力学行为的影响。

开尔文模型粘弹性Timoshenko梁的动力分析与应用

基于Kelvin模型张量形式本构关系导出粘弹性Timoshenko梁自由振动微分方程组,给出两端简支粘弹性梁的固有频率解析解。对粘弹性梁的振动特性进行了分析和比较。以此计算材料开尔文模型粘弹性阻尼系数,结果表明,该方法准确可靠。

粘弹性Timoshenko梁的动力学普遍方程及其动态特性分析

本文用直接力法在时域内推导了粘弹性Timoshenko梁的控制微分方程,它同时计及了材料的拉伸粘性和剪切粘性.为了测定标准线性固体的复模量和三参数,对有机玻璃(PMMA)和尼龙6(PCL)试件成功地应用了强迫振动梁技术.通过大量数值计算,对粘弹性Timoshenko梁的动力特性,特别是阻尼特性进行了分析.结果表明,材料粘性对结构的动力特性,尤其是对阻尼有较大影响。对于高粘性材料,其动力学性质用标准线性固体模型来描写是合适的.

损伤粘弹性Timoshenko梁的拟静态力学行为分析

从考虑损伤的粘弹性材料———一种卷积型本构关系出发,应用Timoshenko梁的基本变形假设,建立损伤粘弹性Timoshenko梁的静、动力学行为研究的数学模型.分析了损伤粘弹性Timoshenko梁在阶跃载荷作用下的准静态力学行为,在Laplace域中得到了挠度和损伤的解析表达式.应用数值逆变换技术,考察了材料粘性参数对梁的挠度和损伤的影响,得到不同时刻损伤和挠度随时间的变化曲线.

几何非线性的损伤粘弹性Timoshenko梁的动力学行为

从考虑损伤的粘弹性材料的一种卷积型本构关系出发,建立了在有限变形下损伤粘弹性Timoshenko 梁的控制方程.利用Galerkin方法对该组方程进行简化,得到一组非线性积分-常微分方程.然后应用非线性动力学数值分析方法,如相平面图,Poincare截面分析了载荷参数对非线性损伤粘弹性Timoshenko梁动力学性能的影响.特别考察了损伤对粘弹性梁的动力学行为的影响.

具有分数导数本构关系的非线性粘弹性Timoshenko梁动力学行为分析

本文利用分数导数型本构关系建立了在有限变形情况下Timoshenko梁的控制方程并利用Galerkin方法进行简化。然后利用一种存储部分历史数据的分数积分的计算方法对梁的控制方程进行求解。考察了载荷参数和分数导数参数对梁振动的影响，并采用非线性动力学中的各种数值方法，如时程曲线、功率谱、相图、Poincare截面等，揭示了非线性粘弹性Timoshenko梁丰富的动力学行为。

轴向受载粘弹性Timoshenko梁横向自由振动

用复模态分析方法研究了在两端简支和固支边界下,轴向受载粘弹性Timoshenko梁自由振动的固有频率、衰减系数和模态函数的特性,给出了模态函数的正交性条件。通过数值算例,讨论了长宽比、轴力和粘弹性系数对梁的固有频率、衰减系数和模态函数的影响。数值结果表明增加轴力使梁的固有频率变大、模态函数幅值变小,但衰减系数变化不明显;粘弹性系数的增大对梁的固有频率与模态函数幅值影响较小,而衰减系数明显增大。

基于分层法的石墨烯增强功能梯度Timoshenko梁动力特性有限元分析

基于分层法对石墨烯增强功能梯度Timoshenko梁的动力特性问题进行有限元分析。在有限元建模过程中,首先将Timoshenko梁沿厚度方向分成若干层,然后利用改进的Halpin-Tsai细观力学模型计算各层的弹性模量,相应的泊松比和密度则根据混合率法则进行计算,最后对各层均采用4节点四边形板单元离散。通过数值算例分析分层数和单元尺寸比例的合理性,探究石墨烯片的分布形式、质量含量、几何形状和尺寸等因素对Timoshenko梁动力特性的影响。结果表明,添加少量的石墨烯能显著提高Timoshenko梁自由振动的频率,尤其在梁的上下部位分布较多正方形石墨烯片时效果最佳。随着石墨烯片长厚比的增加,Timoshenko梁的自由振动基频不断增大。当石墨烯片长厚比超过1 000之后,梁的基频变化不明显。

黏弹性Pasternak地基上两跨连续Timoshenko梁横向自振特性分析

以黏弹性Pasternak地基上的Timoshenko梁为研究对象,研究其在两端简支、两端固支、简支-固支边界条件下的单跨地基梁及两跨连续地基梁(等跨和不等跨两种工况)的自振频率、衰减系数和模态。基于回传射线矩阵法,根据各种约束条件下的节点耦合条件,推导横向振动频率方程,通过观察两跨连续地基梁与单跨地基梁的频率方程,并通过具体算例,研究两跨连续地基梁与单跨地基梁自振频率之间的联系与区别,进一步给出前三阶模态。结果表明:两等跨连续地基梁自振频率方程可分为两个部分,且这两部分分别与两端简支和简支-固支边界条件下单跨地基梁的频率方程形式类同;其奇数阶自振频率与两端简支边界条件下单跨地基梁的偶数阶自振频率相等,而其偶数阶自振频率则与两端固支边界条件下单跨地基梁的偶数阶自振频率相同;不等跨的两跨连续Timoshenko地基梁的模态函数曲线幅值随阶数的增加降低最快。

屈曲粘弹性Timoshenko斜梁的混沌运动区域分析

由于各向同性粘弹性体剪应力-角应变的本构关系与应力-应变的本构关系相似,据此可以得到屈曲粘弹性Timoshenko斜梁在铅垂外扰力作用下的动力方程,采用M eln ikov法及Galerk in原理研究了屈曲粘弹性Timoshenko斜梁的混沌运动,并讨论分析了倾斜角、剪切变形、长厚比、外阻尼与内阻尼比对屈曲粘弹性梁混沌运动区域的影响。

任意边界条件下Timoshenko梁及其修正理论的自振特性分析

提出一种求解任意边界条件下经典Timoshenko梁以及修正Timoshenko梁自振频率和振型的新方法。利用改进的傅立叶级数消除传统傅立叶级数的边界不收敛问题,然后通过Rayleigh-Ritz法导出Timoshenko梁的拉格朗日泛函,根据Hamilton原理将原问题转化为求解矩阵广义特征值问题。通过与解析解对比,本文采用的方法具有较好的收敛性以及较高的计算精度;通过数值计算发现,经典Timoshenko梁的自振频率略高于修正的Timoshenko梁,随着振型阶数的提高,经典Timoshenko梁的计算结果逐渐偏离文献解和有限元结果,而修正的Timoshenko梁能够保持较好的一致性;对于不同边界条件下修正Timoshenko梁的计算结果均能与有限元的计算结果吻合得很好。最后运用MATLAB编程软件将程序设计为App,对于不同情形的梁只需要修改参数即可,可为实际工程提供高效便捷的计算方案和可靠理论依据。

基于等效梁模型的叶片榫根粘弹性阻尼减振解析分析

在叶片的榫根添加粘弹性阻尼块是一种重要的被动阻尼振动控制方法。文中研发了一个等效梁模型来实现上述榫根添加粘弹性阻尼块叶片系统振动特性的解析分析。首先,简要介绍了将叶片等效成悬臂梁模型的建模思想。进一步,在考虑榫根摩擦及合理地引入粘弹性阻尼块材料参数的基础上,采用能量法完成了基于等效梁模型叶片系统的解析建模,并给出了求解固有特性和振动响应的方法。再则,进行了实例研究,采用所研发的模型分析了榫根添加ZN-33型粘弹性阻尼块叶片系统的1阶振动特性,并将相关结果与ANSYS求解结果比对以证明所研发模型的合理性。最后,基于所创建的模型讨论了粘弹性阻尼块参数对叶片系统振动特性的影响。结果表明:增加阻尼块厚度、储能模量和损耗因子对叶片减振有利。

轴向运动分数阶粘弹性梁的动力学模型及振动问题研究

基于Euler-Bernoulli梁理论,在位移应变关系前提下建立了轴向运动分数阶粘弹性梁的动力学模型并对其振动问题进行分析。考虑粘弹性梁微单元的受力情况,利用牛顿第二定律与Euler-Bernoulli假设推导出梁非线性振动的偏微分方程。在此类非线性模型中,梁的轴向应力在梁的整个轴上是与轴向坐标有关的一个变量,由此分析其在不同条件下的变化情况。在轴向运动梁的振动分析中考虑了梁材料的粘弹性,这种粘弹性阻尼的存在对运动梁振动的幅频响应及受某种激励下运动梁的稳定性有非常明显的影响。利用直接多尺度法分析轴向运动梁的振动问题,根据可解性条件求解梁的控制偏微分方程。利用所建模型分析其他参数,如阻尼比与固有频率对梁振动的影响,通过数值算例对模型进行比较得出结论。在研究过程中,分数阶模型具有更高的精度及更广的研究范围,进一步体现了分数阶模型的优越性。

简支Timoshenko 黏弹性开闭裂纹梁的弯曲变形

利用蠕变柔量、广义Dirac delta函数及裂纹的张开和闭合条件,建立了黏弹性开闭裂纹梁弯曲曲率与弯矩的关系,并给出了突加均布载荷作用下黏弹性裂纹梁的开闭状态判断条件。最后,通过数值算例,分析了简支Timoshenko黏弹性开闭裂纹梁的弯曲性质。

非局部应变梯度理论下分数阶粘弹性纳米梁的自由振动

文章基于非局部应变梯度理论,建立了一种具有尺度效应的高阶剪切变形纳米梁的力学模型。其中,考虑了应变场和一阶应变梯度场下的非局部效应以及分数阶微积分的概念。采用哈密顿原理推导了粘弹性纳米梁的控制方程和边界条件,并给出了简支边界条件下纳米梁的非线性自由振动。数值结果表明,非局部效应、应变梯度参数和分数阶阶数对梁的振动产生影响。

粘弹性地基上损伤弹性Timoshenko梁动力学行为

建立了粘弹性地基上损伤弹性Timoshenko梁在有限变形情况下的运动微分方程,这是一组非线性偏微分方程.为了便于分析,首先利用Galerkin方法对该方程组进行简化,得到一组非线性常微分方程.然后利用Matlab软件进行数值模拟,考察了载荷参数、地基粘性参数和弹性参数、损伤对梁振动的影响.采用非线性动力学中的各种数值方法,如时程曲线、相平面图、Poincare截面和分叉图,发现增大地基的粘弹性参数,有利于增强结构运动的稳定性,而损伤会降低结构运动的稳定性.

解析型弹性地基Timoshenko梁单元

采用双参数弹性地基模型和Timoshenko深梁模型,建立了弹性地基一般梁挠度控制方程,求解得到了挠度方程解析通解,构建了双参数弹性地基深梁的挠度、截面弯曲转角及剪切角的解析位移形函数。建立了梁模型、梁基模型等两种势能泛函,利用最小势能原理,构造了两个双参数弹性地基深梁单元,给出了单元列式。分析表明:梁模型单元在均布荷载作用下误差为0.221%,非均布荷载作用下误差为0;梁基模型单元在均布荷载作用下误差为0,在两端集中力作用下误差为6.597%,在跨中集中力作用下误差为102.716%;同时,该文提出的双参数Timoshenko梁模型单元不存在剪切闭锁的问题。

具有几何和物理非线性粘弹性梁的混沌运动

建立了描述具有几何和物理非线性均匀梁动力学行为的偏微分－积分方程，梁的材料满足Leaderman非线性本构关系。对于两端简支的情形，采用Galerkin方法简化为常微分－积分方程；然后通过引进附加变量的方法进一步简化为常微分方程；最后利用相平面图、功率谱和Lyapunov指数等非线性动力学中的数值方法识别梁的动力学行为。结果表明梁的运动呈现混沌性态。