STABILITY AND LOCAL BIFURCATION IN A SIMPLY-SUPPORTED BEAM CARRYING A MOVING MASS

The stability and local bifurcation of a simply-supported flexible beam （Bernoulli- Euler type） carrying a moving mass and subjected to harmonic axial excitation are investigated. In the theoretical analysis, the partial differential equation of motion with the fifth-order nonlinear term is solved using the method of multiple scales （a perturbation technique）. The stability and local bifurcation of the beam are analyzed for 1/2 sub harmonic resonance. The results show that some of the parameters, especially the velocity of moving mass and external excitation, affect the local bifurcation significantly. Therefore, these parameters play important roles in the system stability.

均布荷载作用下简支梁临界荷载的一种优化设计

在建筑工程领域里,结构多承受线荷载、面荷载和体荷载作用。针对简支梁在均布荷载作用下的平衡状态,建立结构的力学模型,考虑结构受力、位移和构造等约束条件,结合微分方程的求解原理,建立目标函数,求解结构未知荷载,并把结果与有限元分析结果进行比较,进而验证优化算法的正确性。

基于均布荷载面变化率的桥梁损伤识别

为了利用桥梁结构的振动信息对桥梁关键部位进行损伤识别,提出以均布荷载面变化率作为损伤指标来识别桥梁损伤位置的方法。为了验证该方法有效性,采用一个简支梁有限元模型,考虑各个损伤位置与损伤程度对损伤识别的影响,将均布荷载面变化率与传统方法中的振型差和曲率模态差两个损伤指标进行了比较,数值模拟的结果表明,均布荷载面变化率的损伤新指标与振型差和曲率模态差两个传统指标相比,具有良好的损伤识别效果。

移动质量-简支梁系统的参数辨识

给出了移动质量 -简支梁系统的动力学方程 ,并用基于Hamilton原理的结构动响应算法对方程进行数值求解。然后介绍了一种新的从自由响应数据识别时变参数结构系统的伪模态参数的方法 ,并将该方法引入用于研究移动质量 -简支梁系统的参数辩识问题。

匀变速移动质量与简支梁耦合系统的振动分析

对受变速移动荷载作用的简支梁的动力响应分析过程中,同时考虑移动质量的牵连惯性力及其加速度对梁横向振动的影响。利用时变力学系统的求解方法,得到在移动质量的初速度和加速度两个运动参数变化情况下,梁的挠度变化规律。数值结果表明,移动质量的加速度对梁横向振动的影响不能忽略,否则将产生较大的误差,而它的牵连惯性力对梁的横向振动影响不大,在一般的计算中可以忽略其影响以简化运算。

加速移动质量作用下简支梁的动态响应

考虑移动质量块的加速度、质量和梁自身的质量等因素,研究了移动质量作加速运动时简支梁的动态响应.从简支梁的控制方程出发,采用伽辽金截断对简支梁模型进行离散化,由此形成了系统的动力学方程.数值分析时,首先考虑质量块作匀速移动时梁的动态响应,根据前人给出的结果验证了建模及计算的准确性和有效性;然后重点研究了质量块在加速移动时简支梁的动态响应,分析了加速度等参数对系统动态响应的影响.研究表明,质量块在匀速移动时和加速移动时,简支梁的动态响应有着显著的不同.

均布荷载作用下功能梯度简支梁弯曲的解析解

利用应力函数半逆解法,研究了均布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲的解析解,给出了各向应力应变与位移的解析显式表达式.首先根据平面应力状态的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了各应力分布的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了应变和位移的分布.最后,通过将本文的解退化到均质各向同性梁并与经典弹性解比较,证明了本文理论的正确性,并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数n对应力和位移分布的影响.

移动质量激励下梁动态响应分析与试验研究

以移动质量激励下的梁为研究对象,建立了移动质量-简支梁和移动质量-悬臂梁耦合振动模型。考虑了移动质量的重力、Corilous加速度和惯性加速度对梁横向振动的影响,利用得到的级数解编制程序分析了移动质量参数变化对梁动态响应的影响。建立了移动质量激励下的梁动态响应试验平台,通过试验得到了各种规格质量块以不同运动速度激励作用下的梁动态响应曲线。试验结果表明了移动质量激励下梁动态响应模型的正确性。

均布荷载作用下跨中布置侧向扭转支撑简支梁弯扭屈曲分析

基于板—梁理论,建立均布荷载作用下跨中布置侧向扭转支撑的双轴对称工字形简支梁弯扭屈曲的总势能方程,其中侧向位移和转角模态试函数选用6项三角级数形式。引入量纲一的参数,根据势能驻值原理,获得简支梁弯扭屈曲的量纲一的临界弯矩解析解。采用1stOpt优化分析软件,拟合简支梁弯扭屈曲量纲一的临界弯矩计算公式,并与ANSYS有限元解进行对比。结果表明:量纲一的临界弯矩计算公式的理论解与有限元解吻合较好,误差在±5%以内,可为工程设计提供参考。

移动质量-梁耦合系统的动态响应分析

在建立了移动质量-梁耦合系统振动方程的基础上,针对时变力学系统采用Newmarkβ逐步积分法进行求解.对不同运动状态移动质量作用下的简支梁动态响应进行研究,得到在移动质量的初速度和加速度两个运动参数变化的情况下梁的挠度变化规律.数值模拟结果表明:移动质量作用下,梁的挠度曲线是以一定频率围绕静挠度线的一种类正弦波,移动质量的惯性作用对梁动态响应的影响不能忽略.

基于多项式拟合均匀荷载面曲率曲线的结构损伤识别方法

为仅利用结构损伤状态的柔度矩阵对结构进行损伤程度识别,先对损伤状态的均匀荷载面曲率曲线进行最小二乘法拟合。根据曲率曲线差判断结构的损伤位置,对损伤位置的点进行剔除后,再利用未损伤位置上的点进行局部最小二乘法拟合,代替损伤前的均匀荷载面曲率曲线,用于结构的损伤定位与定量。通过一简支梁数值算例,先以理论的二次多项式进行拟合,考虑单损伤和多损伤的情况,进行损伤识别分析,再分析多项式次数、测点数目以及不同噪声水平对损伤定量精度的影响。结果表明:在一定范围内,次数越高拟合误差越小,但差别不明显,采用理论的二次多项式拟合即可满足结构损伤识别要求,无噪声的情况下,测点数目减半不影响损伤识别的精度,该方法具有一定的抗噪声能力。

简支梁有效导纳仿真

为了探究简支梁在均匀分布激励作用下的振动响应,采用简支梁有效导纳以及等效集中质量系统有效导纳作为评价准则。根据功率流理论,推导了在均布力和多点离散力作用下简支梁的有效导纳表达式,运用集中质量法离散简支梁为多自由度刚度-质量系统,建立了多自由度集中质量系统有效导纳模型。对在均布力和离散力作用下简支梁的有效导纳以及集中质量系统的有效导纳分别进行仿真分析。计算结果对比表明:当高阶模态可以忽略时,最简单的集中质量模型即单振子模型的谐响应导纳可以用来表征简支梁在均布力作用下的有效导纳模型。

简支梁的固有频率分析

运用假设振型法结合Lagrange运动方程推导得到了简支梁的固有频率方程及其解,该方法的计算结果与分离变量法所得到的解析解完全一致。文中还给出了运用集中质量法求解该模型前三阶固有频率的计算过程,并将两种方法所得的结果做了对比。

均质简支梁简化为单自由度系统条件研究

简支梁是土木工程中的常见结构形式,工程计算中常将其简化为单自由度系统进行初步分析和计算.本文系统地讨论了简谐荷载作用下将简支梁简化为单自由度系统进行竖向位移计算的限定条件.对限定条件分析发现将梁上质量的一半集中到梁跨中处所得近似结果精度最好.给出公式可以通过单自由度系统的位移得到梁上任意点处的竖向位移.本文对结构力学教材中的集中质量法进行了进一步的分析和讨论,给出的近似计算公式对土木工程中简支梁在简谐力作用下竖向位移的快速估算具有一定的参考价值.

移动质量简支梁耦合时变系统建模与实验设计

建立了移动质量简支梁耦合时变系统的动力学模型,通过数值仿真分析了移动质量速度及加速度对耦合时变系统模态参数的影响,得到移动质量诱导产生的附加阻尼。设计并搭建移动质量简支梁实验系统,通过参考实验得到实验系统的初始阻尼,并分别采用频域和时域模态参数辨识方法对质量块不同移动速度下的实验系统进行辨识。结果表明,所建立动力学模型能够对移动质量问题进行准确描述,实验系统可为时变结构动力学分析的理论研究提供实验支持,特别是对时变结构模态参数辨识方法进行实验验证。

局域共振型声子晶体梁的动态模型和带隙

建立了一种具有边界条件的局域共振型声子晶体梁的理论模型,其中声子晶体简支梁连接有周期分布的弹簧振子结构。根据Hamilton原理得到了该结构的动力学方程,采用Rayleigh-Ritz方法求得了该结构的动态特性以及局域共振型带隙的数值结果。所得到的结果同已有文献中的实验结果具有较好的一致性,说明所提出的理论模型是可行的。根据所建立的理论模型,分析了梁的长度和晶格常数对带隙的影响。可以看出:当声子晶体的晶格常数相对于梁的长度较小时,结构的频响特性中具有明显的带隙,在弹簧振子的固有频率处有反共振峰出现,并且始终位于带隙范围内;而当晶格常数相对于梁的长度较大时,结构的带隙情况较为复杂,且受边界条件的影响较大。

基于移动质量梁列式的混合编组列车-多跨双线简支梁桥垂向耦合振动分析

现有车桥振动分析需逐步判断轮对与桥梁单元接触状态,增加了多线混合编组列车与多跨桥梁耦合关系建模的复杂性。基于轮对与桥梁密贴模型,通过引入窗函数,建立轮对与桥梁状态变量的显式关系,推导了移动质量梁动力特性矩阵;将车辆一系簧上部分视为独立多刚体系统,建立了混合编组列车-多跨双线简支梁桥垂向耦合振动分析通用模型。基于Newmark-β法关于状态变量的递推公式,提出了车桥系统方程求解的降阶算法,确保计算规模为最小。开展算例分析,验证了模型的正确性。计算了高速列车-三跨双线简支箱梁桥垂向耦合振动响应,结果表明:车体垂向位移较其他响应在双、单线加载时满足恒定峰值比;桥梁各跨跨中响应最大值在单线行车时基本不变;与单线加载相比,双线对称加载桥跨跨中最大垂向位移近似放大2倍,不对称加载桥跨跨中最大垂向加速度出现下降。

非保守简支梁的非线性振动与混沌现象

对切向均布随从力作用下屈曲简支梁系统的动力学特性进行了研究.建立了屈曲简支梁的非线性动力学方程,用Galerkin法将系统运动的偏微分方程化为常微分方程求其数值解,识别系统的混沌非线性动力学行为,并分析了均布随从力的变化对系统动力学行为的影响.

均布荷载作用下钢筋砼简支短梁斜截面受剪性能研究

本文通过对十二根钢筋砼简支短梁的试验研究,深入分析了均布荷载作用下其斜向开裂特点、平均裂缝宽度及其受剪性能。着重研究了跨高比、分布筋配筋方式和分布筋配筋率对斜截面受剪承载力的影响。最终在试验研究和电算基础上,提出了均布荷载作用下钢筋砼简支短梁斜截面受剪承载力计算公式。

高速列车与铁路简支梁桥动力相互作用研究

通过有限元分析软件建立桥梁有限元模型,以移动车轮加簧上质量模拟车辆,对不同工况下高速行驶的列车与简支桥梁的动力响应进行了研究和比较,得出了高速列车与桥梁系统的一些动力响应特性。