基于改进AMDM的变截面Timoshenko梁的自由振动分析

1

作者 姚东辉 任勇生 《振动与冲击》 北大核心 2025年第8期89-100,共12页

梁的自由振动问题通常可以归结为对运动偏微分方程的求解。修正的Admoian分解法(Adomian modified decomposition method,AMDM)是一种精度较高的求解偏微分方程近似解析解的数学方法,但其计算精度取决于收敛域,在求解横截面尺寸随位置... 梁的自由振动问题通常可以归结为对运动偏微分方程的求解。修正的Admoian分解法(Adomian modified decomposition method,AMDM)是一种精度较高的求解偏微分方程近似解析解的数学方法,但其计算精度取决于收敛域,在求解横截面尺寸随位置线性或非线性变化的非均匀Timoshenko梁的振动问题时收敛性较差。为了改进收敛性,将振动方程中与截面形状相关的项分离出来,根据形状相关项Taylor展开式的收敛情况将梁分割成若干小段,分别对每个小段应用AMDM,最后通过给定的边界条件求解固有频率。上述改进AMDM为求解截面尺寸非线性变化的Timoshenko梁的振动问题提供了一种通用方法。该研究分析了悬臂梁边界条件下梁的锥度、形状函数的幂次等参数对收敛性和固有频率的影响。通过与有限元仿真的对比,验证了方法的有效性和准确性。 展开更多

关键词 变截面 timoshenko梁 改进修正的Admoian分解法(AMDM) 形状函数 固有频率

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黏弹性基体中变截面挠曲电Timoshenko纳米梁振动特性研究 被引量：2

2

作者 吴栋 张大鹏 雷勇军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期39-48,共10页

以黏弹性基体中的Timoshenko纳米梁为研究对象,综合考虑非局部效应、截面非均匀性、压电效应和挠曲电效应的影响,建立了变截面挠曲电纳米梁的自由振动控制方程,基于摄动理论给出了典型边界条件下结构自由振动控制方程的传递函数求解方法... 以黏弹性基体中的Timoshenko纳米梁为研究对象,综合考虑非局部效应、截面非均匀性、压电效应和挠曲电效应的影响,建立了变截面挠曲电纳米梁的自由振动控制方程,基于摄动理论给出了典型边界条件下结构自由振动控制方程的传递函数求解方法,较系统研究了非局部参数、截面非均匀性、挠曲电系数以及基体黏弹性对结构振动特性的影响规律。结果表明:增大截面锥度能减小结构固有频率对非局部效应的敏感程度,并带来结构临界阻尼系数的减小;增大非局部参数能削弱结构固有频率对截面锥度的敏感程度;增大切向挠曲电系数f_(3131)可削弱结构对横向挠曲电系数f_(3131)的敏感程度,而增大横向挠曲电系数f_(3131)却增加结构对切向挠曲电系数f_(3131)的敏感程度。相关研究成果可为挠曲电纳米梁在俘能器中的推广应用提供理论基础。 展开更多

关键词 非局部理论 变截面timoshenko梁模型 挠曲电效应 黏弹性基体

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双参数地基模型的变截面Timoshenko梁横向振动分析

3

作者 高岱恒 郑宏 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第3期171-175,共5页

为了考虑截面剪切变形和转动惯量对弹性地基梁横向振动的影响,研究并完善了基于Pasternak弹性地基模型上变截面Timoshenko梁的有限元分析方法,建立了任意截面的Timoshenko梁的模态分析方法。具体来讲,基于Timoshenko梁理论和牛顿第二定... 为了考虑截面剪切变形和转动惯量对弹性地基梁横向振动的影响,研究并完善了基于Pasternak弹性地基模型上变截面Timoshenko梁的有限元分析方法,建立了任意截面的Timoshenko梁的模态分析方法。具体来讲,基于Timoshenko梁理论和牛顿第二定律建立了地基梁结构的运动微分方程,并对变截面的分析运用分段等效的思想,将梁离散成一个个均匀的梁段,每个有限单元都有4个自由度,使得每个有限元的单元和梁段一一对应。以完全支撑在弹性地基上的简支梁为例,分析了结构的自由振动的特性。通过与可信赖的半解析方法的结果进行比较,结果表明了该方法的准确性和有效性,并为变截面地基梁模型的分析拓展了一种思路。 展开更多

关键词 Pasternak地基模型 Timoshenk.梁 有限元分析 变截面 模态分析

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超大型船舶变截面梁分段模型的载荷试验研究 被引量：14

4

作者 陈占阳 任慧龙 +1 位作者 李辉 赵晓东 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期263-268,共6页

为了验证船体弹性效应对波浪载荷的影响,在拖曳水池进行了某超大型高速船舶的分段模型试验.介绍了分段模型的设计原则,并改进了传统的分段模型,采用变截面梁对船体刚度进行模拟,分析了不同航速与模型分段数量对总弯矩响应中高频和低频... 为了验证船体弹性效应对波浪载荷的影响,在拖曳水池进行了某超大型高速船舶的分段模型试验.介绍了分段模型的设计原则,并改进了传统的分段模型,采用变截面梁对船体刚度进行模拟,分析了不同航速与模型分段数量对总弯矩响应中高频和低频成分的影响,并对极限海况下规则波和不规则波中的弯矩响应进行分析,发现了颤振现象,计算了颤振响应在总弯矩中所占的比重.最后,分别依据刚体理论、线性与非线性水弹性理论对该船的波浪载荷进行了预报,通过比较发现刚体和线性水弹性计算结果与低频弯矩吻合很好,而非线性计算结果与总弯矩吻合更好. 展开更多

关键词 水弹性 分段模型试验 变截面梁 砰击 波浪载荷 颤振

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变截面梁单元力学模型的建立 被引量：13

5

作者 赵斌 王正中 《工程建设与设计》 2002年第5期10-12,共3页

通过研究变截面杆件 ,建立了一种宽度自适应的变截面梁单元模型。利用能量的方法 ,推导出变截面梁单元 (契形单元 )

关键词 变截面梁单元 刚度矩阵 模型 刚架结构

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预应力混凝土连续箱梁单梁模型与梁格模型有限元对比分析与研究

6

作者 苏鹏 李恒 魏景和 《城市道桥与防洪》 2025年第1期86-90,共5页

以某预应力混凝土变截面连续箱梁为研究对象,采用MIDAS Civil对其分别进行单梁模型和梁格模型的内力计算,通过两种模型的计算结果与静载试验实测结果的对比分析,探究基于两种模型计算变截面连续箱梁受力状态和结构变形的可靠性和合理性... 以某预应力混凝土变截面连续箱梁为研究对象,采用MIDAS Civil对其分别进行单梁模型和梁格模型的内力计算,通过两种模型的计算结果与静载试验实测结果的对比分析,探究基于两种模型计算变截面连续箱梁受力状态和结构变形的可靠性和合理性。研究结果表明:在恒载和设计荷载作用下,对于预应力混凝土连续箱梁,在采用单梁模型和梁格模型进行计算分析时,两种模型的计算结果基本相同;在偏载作用下,通过静载试验计算结果分析,梁格模型内力计算结果比单梁模型内力计算结果均偏小,并且两种模型误差超过了5%,对结果影响评价的准确度不容忽略;梁格模型能够准确地计算连续箱梁在横桥向的应力分布、应力大小和结构变形,相较于单梁模型,梁格模型更能反映结构的空间受力特性,表明采用梁格法计算分析变截面连续箱梁桥更符合工程要求。 展开更多

关键词 变截面连续箱梁 单梁模型 梁格模型 MIDAS Civil 静载试验

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变截面悬臂梁压电俘能器集总参数模型修正 被引量：4

7

作者 杨菁 周星德 周煦晴 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第4期42-46,共5页

以变截面悬臂梁压电俘能器为研究对象,推导含端部集中质量的分布参数与集总参数模型运动方程及传递函数,并利用分布参数模型的解析解来修正集总参数模型的近似解。修正分为频率修正和幅值修正,通过分析发现,在梁自由端与固定端宽度比值... 以变截面悬臂梁压电俘能器为研究对象,推导含端部集中质量的分布参数与集总参数模型运动方程及传递函数,并利用分布参数模型的解析解来修正集总参数模型的近似解。修正分为频率修正和幅值修正,通过分析发现,在梁自由端与固定端宽度比值较大的情况下,系统固有频率近似解的相对误差变大,根据此规律对集总参数模型固有频率进行修正,并在此基础上对相对运动传递函数引入修正系数,对幅值进行修正。通过和文献数据对比验证模型修正方法的正确性,表明其适于得到进一步应用和推广。 展开更多

关键词 振动与波 变截面梁 集总参数模型 分布参数模型 模型修正

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变截面椭圆形独塔斜拉桥塔-梁结合段模型试验研究 被引量：3

8

作者 王子文 徐世文 +2 位作者 邓露 刘秉辉 郭金龙 《中外公路》 北大核心 2019年第4期83-88,共6页

为了解某变截面椭圆形独塔斜拉桥的桥塔一主梁结合段的静力学性能,建立了塔一梁结合段1 : 8缩尺试验模型,采用大型地震荷载模拟加载装置对缩尺模型进行了竖向偏心加载试验。通过模型试验与有限元模拟相结合,研究了塔一梁结合段钢板、塔... 为了解某变截面椭圆形独塔斜拉桥的桥塔一主梁结合段的静力学性能,建立了塔一梁结合段1 : 8缩尺试验模型,采用大型地震荷载模拟加载装置对缩尺模型进行了竖向偏心加载试验。通过模型试验与有限元模拟相结合,研究了塔一梁结合段钢板、塔内混凝土和PBL剪力键的应力分布以及受力情况。研究表明:在1.7倍等效设计荷载作用下,该斜拉桥的塔一梁结合段处整体应力水平较低,混凝土竖向正应力约为11 MPa.PBL剪力键的贯穿钢筋承受的最大弯曲应力为63 MPa,钢板承受的最大压应力为227 MPa。研究成果揭示了该变截面椭圆形桥塔斜拉桥的塔一梁结合段在设计荷载作用下的静力学特性,为该类桥塔的设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 斜拉桥 塔一梁结合段 变截面椭圆形桥塔 模型试验 有限元分析

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变截面波形钢腹板PC箱梁桥的动力特性分析 被引量：8

9

作者 冀伟 邓露 +1 位作者 刘世忠 蔺鹏臻 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2016年第3期60-64,共5页

研究目的:为研究变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥的动力特性的特点,选择已建的变截面波形钢腹板PC箱梁桥——鄄城黄河公路大桥的两跨,按1∶10的比例缩尺制作(3+3)m变截面波形钢腹板PC室内模型试验梁,采用模型试验及ANSYS有限元仿真分析的... 研究目的:为研究变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥的动力特性的特点,选择已建的变截面波形钢腹板PC箱梁桥——鄄城黄河公路大桥的两跨,按1∶10的比例缩尺制作(3+3)m变截面波形钢腹板PC室内模型试验梁,采用模型试验及ANSYS有限元仿真分析的方法对模型试验梁的动力特性进行研究。研究结论:通过研究得出如下结论:(1)横隔板数量的改变对变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥扭转振动频率的影响较大,对其弯曲振动频率的影响较小;(2)采用《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中连续梁基频的估算公式对室内试验梁的竖向基频进行了计算,并与实测值及有限元值对比后发现现行规范中连续梁竖向基频的估算公式不适用于该类型桥梁竖向基频的计算;(3)在现行规范估算公式中考虑波形钢腹板剪切变形的影响后,得到了适用于变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥竖向基频计算的修正估算公式;(4)该研究成果可为公路桥梁工程中变截面波形钢腹板PC连续箱梁桥动力特性的分析提供参考。 展开更多

关键词 波形钢腹板 组合箱梁 变截面 动力特性 模型试验

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Poisson比对弯曲波在变截面梁中传播特性的影响 被引量：4

10

作者 朱志韦 邓子辰 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第3期217-225,共9页

基于Timoshenko理论和梁几何不连续处位移连续和力平衡条件,得到弯曲波在变截面梁中反射和透射系数矩阵,进而研究材料Poisson比对弯曲波在梁变截面处传播特性的影响.结果显示,在负Poisson比阶段,透射传播波的振幅和能量有显著下降趋势,... 基于Timoshenko理论和梁几何不连续处位移连续和力平衡条件,得到弯曲波在变截面梁中反射和透射系数矩阵,进而研究材料Poisson比对弯曲波在梁变截面处传播特性的影响.结果显示,在负Poisson比阶段,透射传播波的振幅和能量有显著下降趋势,反射传播波振幅和能量上升明显.这说明负Poisson比有利于反射传播波在变截面处的生成,对透射传播波有抑制作用.此外通过对衰减波能量的分析,得到Euler-Bernoulli理论即使在低频范围内,有时会产生较大误差,因此在使用Euler-Bernoulli理论时应慎重. 展开更多

关键词 变截面梁 timoshenko理论 弯曲波 负Poisson比

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并排大悬臂变截面箱梁支承桥面系的空间分析与试验研究

11

作者 伍海山 李德建 《长沙铁道学院学报》 CSCD 北大核心 2002年第2期1-6,共6页

通过对长沙洪山特大桥的塔墩梁固结节段的模型试验 ,应用有限元程序计算分析了各横梁的应力、弯矩、挠度、扭转角变化规律 ,对集中荷载、分布荷载作用下横梁间距、桥面板厚度、悬臂长度、平均高跨比的变化对弯矩分配的影响进行了探讨 .

关键词 并排大悬臂变截面箱梁 支承桥面系 空间分析 试验研究 模型试验 内力分配 桥梁工程 弯矩分配

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变截面波形钢腹板内衬混凝土组合梁剪扭性能试验研究 被引量：13

12

作者 邓文琴 刘朵 +1 位作者 王超 张建东 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期618-623,共6页

为了研究内衬混凝土对变截面波形钢腹板组合箱梁桥剪切与扭转性能的影响,基于模型试验和数值模拟,设计并制作了一个变截面双悬臂组合梁模型,分析了内衬混凝土对变截面波形钢腹板组合箱梁的破坏模态、挠度、剪应力、抗扭刚度的影响,并揭... 为了研究内衬混凝土对变截面波形钢腹板组合箱梁桥剪切与扭转性能的影响,基于模型试验和数值模拟,设计并制作了一个变截面双悬臂组合梁模型,分析了内衬混凝土对变截面波形钢腹板组合箱梁的破坏模态、挠度、剪应力、抗扭刚度的影响,并揭示了不同荷载状态下内衬混凝土与波形钢腹板的承剪比变化规律.试验结果表明:内衬混凝土能显著提高组合梁的抗弯、抗剪及抗扭刚度,明显降低中支点区域波形钢腹板的剪应力,且有限元分析结果与试验结果符合良好;内衬混凝土与钢腹板承剪比随荷载的增加而变化,既有理论计算公式仅适用于弹性阶段.综合考虑结构受力合理性和经济性,实桥设计时两者承剪比可按1∶1进行计算. 展开更多

关键词 变截面梁 波形钢腹板 内衬混凝土 剪切性能 扭转性能 模型试验

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弹性连续介质上变截面梁的分析 被引量：2

13

作者 王育锋 樊凤利 《天津城市建设学院学报》 CAS 2002年第2期107-111,共5页

回顾了在研究土与基础相互作用时所提出的一些假设 ,并通过分析几种弹性地基模型 ,认为弹性连续介质模型能较好的反映土体的性态 ;然后重点讨论了基于弹性连续介质上变截面梁计算的链杆法 ,给出了梁弯矩和地基沉陷的计算公式 。

关键词 地基模型 弹性连续介质 变截面梁 链杆法

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变截面波形钢腹板连续梁的抗弯性能试验研究 被引量：3

14

作者 赵品 韩恒涛 +1 位作者 荣学亮 陈伟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期425-433,共9页

为研究变截面波形钢腹板连续组合箱梁的抗弯性能,本文使用液压伺服系统通过逐级加载的方式,对一片三跨波形钢腹板连续模型梁进行了静力试验,研究了在对称荷载与偏心荷载作用下波形钢腹板连续箱梁的破坏模态和变形、不同截面上应变分布... 为研究变截面波形钢腹板连续组合箱梁的抗弯性能,本文使用液压伺服系统通过逐级加载的方式,对一片三跨波形钢腹板连续模型梁进行了静力试验,研究了在对称荷载与偏心荷载作用下波形钢腹板连续箱梁的破坏模态和变形、不同截面上应变分布、体外预应力束增量以及极限承载力等,从而明确波形钢腹板连续组合箱梁的破坏失效过程。研究结果表明:在弹性范围内,边跨与中跨的混凝土顶底板纵向应变呈线性变化,符合箱梁理论中提出的“拟平截面”假定;中跨偏载作用下,边跨处的偏载效应大于中跨,这不仅与边跨跨径较短有关,同时与横隔板数量和位置有关。试验梁的开裂荷载为破坏荷载的30%,中跨与边跨挠度变化速率均在底板混凝土开裂后变大,边跨跨中混凝土顶底板应变在中支座开裂后应变发生突变,增长速率变大,并一直持续至加载结束;最终破坏时刻,在中跨加载点位置混凝土顶底板出现斜向裂缝并发生断裂,钢腹板发生屈曲破坏;体外预应力筋在破坏阶段承载了较高的应力,对模型梁的抗弯性能贡献较大。试验研究成果可为波形钢腹板连续组合箱梁的工程应用提供一定参考。 展开更多

关键词 桥梁工程 波形钢腹板箱梁 变截面连续梁 模型试验 抗弯性能 体外预应力 极限状态 破坏失效

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变截面预应力混凝土连续箱梁桥的横梁设计

15

作者 周海霞 《城市道桥与防洪》 2012年第3期64-66,12,共3页

该文对变截面预应力混凝土连续箱梁桥的横梁构造、计算模型,以及配筋设计,结合具体工程实例进行了分析。

关键词 变截面预应力混凝土连续箱梁 横梁 构造 模型 配筋

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某三跨变截面连续箱梁静载试验分析

16

作者 陶永靖 孙艺恒 《科学技术创新》 2021年第12期127-129,共3页

以三跨变截面连续箱梁为工程依托,利用Midas/Civil建立仿真模型进行有限元分析,通过现场静载试验检验其承载能力。结果表明:该桥各控制截面主梁的挠度、应力均小于理论值,结构刚度、强度满足设计要求;主桥偏载系数与理论值基本吻合,实... 以三跨变截面连续箱梁为工程依托,利用Midas/Civil建立仿真模型进行有限元分析,通过现场静载试验检验其承载能力。结果表明:该桥各控制截面主梁的挠度、应力均小于理论值,结构刚度、强度满足设计要求;主桥偏载系数与理论值基本吻合,实际结构横向刚度较好;沿主梁高度应力分布基本呈线弹性分布,符合平截面假定。 展开更多

关键词 变截面箱梁 MIDAS/CIVIL 仿真模型 静载试验

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基于状态空间法的阶梯型变截面水平受荷桩分析方法 被引量：2

17

作者 张晓笛 王金昌 +2 位作者 杨仲轩 龚晓南 徐荣桥 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1944-1952,共9页

为研究阶梯型变截面桩的水平承载特性,基于Timoshenko梁理论,建立了综合考虑桩基尺寸效应、剪切变形和桩基材料非线性效应的四弹簧模型及其状态方程,获得了非线性桩土相互作用下任意长细比的桩截面内力与变形解析解。通过与已有文献中... 为研究阶梯型变截面桩的水平承载特性,基于Timoshenko梁理论,建立了综合考虑桩基尺寸效应、剪切变形和桩基材料非线性效应的四弹簧模型及其状态方程,获得了非线性桩土相互作用下任意长细比的桩截面内力与变形解析解。通过与已有文献中现场试验结果对比分析,验证该方法的适用性和有效性,并讨论了变径位置、桩径比和弹性模量比对桩基受荷特性的影响。研究结果表明:(1)桩基水平承载力对三者的敏感性为:桩径比>变径位置>弹性模量比;(2)综合考虑桩承载能力和经济性,建议变径位置、桩径比和弹性模量比取0.6。 展开更多

关键词 阶梯型变截面桩 水平受荷 桩土相互作用 timoshenko梁 四弹簧模型 状态空间法

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基于空间网格模型的非对称连续梁病害分析 被引量：1

18

作者 徐月火 田志强 尼颖升 《城市道桥与防洪》 2018年第9期130-134,共5页

阐述了目前变截面连续梁桥开裂的现状及病害产生的原因以及计算分析现状,指出了设计中计算所采用单梁模型、平面梁格模型与实体模型的不足,从而引出实用精细化分析方法 -空间网格模型并详细介绍空间网格模型的原理。以病害桥梁为背景,... 阐述了目前变截面连续梁桥开裂的现状及病害产生的原因以及计算分析现状,指出了设计中计算所采用单梁模型、平面梁格模型与实体模型的不足,从而引出实用精细化分析方法 -空间网格模型并详细介绍空间网格模型的原理。以病害桥梁为背景,描述检测结果并初步分析裂缝成因,以此为依据分析了超载、腹板温差等影响因素。从正应力和面内主拉应力的角度重点对比了腹板开裂位置与应力超限的范围,得出了温差不是引起腹板开裂的敏感因素,超载是引起腹板开裂的主要原因。进而表明,空间网格分析方法可为此类箱梁结构的分析提供有意义的指导。 展开更多

关键词 非对称 腹板裂缝 变截面连续梁 空间网格模型 病害分析

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曲线变截面连续箱形钢桥的空间仿真分析

19

作者 宋杰 《中国市政工程》 2010年第2期14-16,共3页

通过上海中环线北翟路NWK17～K19曲线变截面连续箱形钢桥的实际工程,借助于有限元分析程序,建立结构三维仿真实体、板壳分析模型,对此结构进行全面的力学分析。计算内容包括支座偏心调整、变形、应力以及节段局部失稳。计算结果为实际... 通过上海中环线北翟路NWK17～K19曲线变截面连续箱形钢桥的实际工程,借助于有限元分析程序,建立结构三维仿真实体、板壳分析模型,对此结构进行全面的力学分析。计算内容包括支座偏心调整、变形、应力以及节段局部失稳。计算结果为实际工程设计提供理论依据,也为类似曲线梁桥的设计提供有价值的参考。 展开更多

关键词 变截面连续梁 曲线箱形梁 有限元仿真分析 三维空间模型

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有限元软件中通用梁单元的统一形成方法 被引量：2

20

作者 陈璞 杜晖 +1 位作者 孙树立 傅向荣 《力学与实践》 北大核心 2021年第3期446-452,共7页

本文根据作者参与多个有限元软件开发的经验,讨论并给出了满足多种工程需求的通用梁单元的刚度矩阵及其单元载荷向量形成方法,特别是基于柔度法的Euler梁单元、Timoshenko梁单元和变截面梁单元的统一形成方式,以及不同梁端条件下的单元... 本文根据作者参与多个有限元软件开发的经验,讨论并给出了满足多种工程需求的通用梁单元的刚度矩阵及其单元载荷向量形成方法,特别是基于柔度法的Euler梁单元、Timoshenko梁单元和变截面梁单元的统一形成方式,以及不同梁端条件下的单元刚度矩阵与载荷向量的统一形成方式,便于工程有限元软件开发人员参考借鉴,并希望能对有限元方法的教学实践有所帮助。 展开更多

关键词 有限元分析 Euler梁单元 timoshenko梁单元 变截面梁 柔度法

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