平面杆系结构自由振动的一种解析解法

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作者 周茂森 陈朝晖 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第7期126-130,共5页

介绍了一种平面杆系结构自由振动的解析解法。即将计算无限自由度平面杆系结构的自振频率和主振型的广义特征值问题转换为典型的常微分方程边值问题,构造了一系列平凡ODE,建立了相应的常微分方程组,并利用常微分方程求解器COLSYS予以求... 介绍了一种平面杆系结构自由振动的解析解法。即将计算无限自由度平面杆系结构的自振频率和主振型的广义特征值问题转换为典型的常微分方程边值问题,构造了一系列平凡ODE,建立了相应的常微分方程组,并利用常微分方程求解器COLSYS予以求解。该方法将一根杆件视为一个单元,直接求解其运动微分方程,是一种数值解析法,与有限元法相比,无需通过增加单元数提高计算精度,可精确求解平面杆系结构的任意阶自振频率和主振型。并利用该方法求解了一般约束、弹性支座以及变截面条件下的平面杆系结构无阻尼弯曲自由振动的任意阶自振频率和主振型,与精确解和现有软件相比,其计算结果表明,该方法的求解精度和效率较高。 展开更多

关键词 平面杆系结构自由振动 常微分方程边值问题 ODE求解器

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基于Python的平面杆系结构有限元分析

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作者 董军 张尧 +2 位作者 李国华 刘亚立 王秀芳 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期104-110,共7页

基于Python程序,将杆单元位移不连续、理想刚杆两种力学对象关联统一,开展平面杆系结构有限元模型分析,并实现一种基于“变量标记”的自由度集中处理的计算模式.基于虚功原理引入并推证刚体荷载传递定理,表明耦合单元、刚杆及忽略某一... 基于Python程序,将杆单元位移不连续、理想刚杆两种力学对象关联统一,开展平面杆系结构有限元模型分析,并实现一种基于“变量标记”的自由度集中处理的计算模式.基于虚功原理引入并推证刚体荷载传递定理,表明耦合单元、刚杆及忽略某一自由度的有限元内置算法处理过程中,实质是将单元刚度矩阵进行“刚化”处理.算例分析表明,“变量标记”的计算模式与单元刚度矩阵的“刚化”处理,具有力学模型的普适性和统一性、编程的可行性以及结果的可靠性等特点,能解决平面任意杆系结构的建模问题.研究结果表明,“主从结点”、“刚杆”等建模方法,对于进一步开展有限元二次开发、大变形以及非线性等功能性扩展等有重要的参加价值,证明将Python程序应用于结构有限元分析的可行性. 展开更多

关键词 平面杆系结构 PYTHON 有限元分析 耦合单元 主从关系

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轴向压力对杆系、板壳类结构自由振动的影响

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作者 任毕乔 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 1997年第1期18-23,共6页

讨论轴向压力对杆系、板壳类结构自由振动的影响，提出了与结构失稳形式相同或相近的ｍ阶振型的频率和轴向压力之间的定量关系．通过算例说明了轴向压力对基频及高频的影响。

关键词 结构动力学 自由振动 轴向压力 杆 板壳

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用高阶单元分析平面应力结构的自由振动 被引量：1

4

作者 蔡松柏 沈蒲生 《湖南师范大学自然科学学报》 EI CAS 北大核心 2001年第4期85-89,共5页

基于YKCheung带面内转角的平面应力单元 ,提出了一种用于剪力墙结构自由振动分析的 32～ 5 6自由度的高阶单元 ,单元的每个节点采用u ,u/x和v ,v/x为自由度 ,在墙体水平方向采用 3次Hermite函数 ,铅垂方向采用了 3～ 6次Lagrang... 基于YKCheung带面内转角的平面应力单元 ,提出了一种用于剪力墙结构自由振动分析的 32～ 5 6自由度的高阶单元 ,单元的每个节点采用u ,u/x和v ,v/x为自由度 ,在墙体水平方向采用 3次Hermite函数 ,铅垂方向采用了 3～ 6次Lagrange多项式 ,对开孔墙体则提出了按剪切刚度等效和质量密度等效的连续化方法 .为了克服高阶元列式复杂的困难 ,采用下标求和形式的表达式通过标准有限元过程获得了单元刚度矩阵和质量矩阵 ,再用迭代法计算结构自振频率 给出了 5个算例 ,验证了高阶元所具有的高精度 ,并发现了剪力墙结构前3阶振型中当高宽比H/B≤ 10时 ,第 3阶振型为竖向振动 ,而当H/B≤ 2时 ,第 2 。 展开更多

关键词 自由振动 平面应力结构 高阶单元 刚度等效 剪力墙结构 面振频率 密度等效

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平面杆系结构有限元分析CAI系统 被引量：3

5

作者 王家林 《重庆交通学院学报》 2000年第4期118-123,128,共7页

用VisualC++语言开发了一个Windows 9x环境下的平面杆系结构有限元分析CAI系统 .屏幕上可同时显示结构的原始状态、受载后位移状态、各种内力图、影响线及结构主振型 ,采用形象直观的图形界面来提高学生学习有限元知识和C++语言的兴趣 ... 用VisualC++语言开发了一个Windows 9x环境下的平面杆系结构有限元分析CAI系统 .屏幕上可同时显示结构的原始状态、受载后位移状态、各种内力图、影响线及结构主振型 ,采用形象直观的图形界面来提高学生学习有限元知识和C++语言的兴趣 ,其方便的数据输入方式可降低学习有限元知识的难度 . 展开更多

关键词 平面杆系结构 有限元 VISUALC++ CAI

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具有双向约束作用的开式共线杆系对平面运动链自由度计算的影响

6

作者 徐辅仁 沈伟 《机械设计与制造》 2001年第5期61-63,共3页

这里的分析及研究充分表明:平面机构结构分析中采用的自由度常规计算公式并不适用于含具有双向约束作用的开式共线杆系的特殊平面运动链。作者在对一系列特殊平面运动链进行几何分析的基础上提出,以等价单杆置换具有双向约束作用的开式... 这里的分析及研究充分表明:平面机构结构分析中采用的自由度常规计算公式并不适用于含具有双向约束作用的开式共线杆系的特殊平面运动链。作者在对一系列特殊平面运动链进行几何分析的基础上提出,以等价单杆置换具有双向约束作用的开式共线杆系即可将自由度常规计算公式推广应用于含具有双向约束作用的开式公线杆系的特殊平面运动链。 展开更多

关键词 开式共线杆系 等价单杆 平面运动链 自由度 几何分析

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基于模态阻尼指标的空间杆系结构作动器位置优化

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作者 万华平 马强 +3 位作者 薛宇 胡鹏华 葛荟斌 罗尧治 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1-9,共9页

针对空间杆系结构作动器的位置优化问题,本文基于线性二次型最优控制理论(LQR),建立了空间杆系结构振动的主动控制系统,提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法... 针对空间杆系结构作动器的位置优化问题,本文基于线性二次型最优控制理论(LQR),建立了空间杆系结构振动的主动控制系统,提出了目标控制模态的模态阻尼最大化的作动器位置优化准则.采用四角锥网架结构和Levy型索穹顶结构来验证本文方法的有效性,并在控制效果和控制能量输入两方面与常用的模态控制力方法进行了对比分析.结果表明:随着作动器数量的增加,本文方法的控制效果和控制能量输入比模态控制力方法提升更快;在作动器数量相同或控制能量输入相同时,本文方法对外界激励的控制效果优于模态控制力方法. 展开更多

关键词 空间杆系结构 模态阻尼 主动振动控制 作动器位置优化 序列前向选择

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任意连接平面杆系结构自振特性分析的统一模型

8

作者 王新堂 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期122-124,77,共4页

基于基本假定和振动理论 ,通过严格的理论推导建立了具有任意连接刚度的半刚性连接平面系结构自振特性分析的统一模型 ,在该模型中只要选取适当的连接刚度因子即可分析经典桁架结构、平面刚架结构、混合结点及半刚性连接的任意平面杆系... 基于基本假定和振动理论 ,通过严格的理论推导建立了具有任意连接刚度的半刚性连接平面系结构自振特性分析的统一模型 ,在该模型中只要选取适当的连接刚度因子即可分析经典桁架结构、平面刚架结构、混合结点及半刚性连接的任意平面杆系结构的自振特性 ,且给出了刚度矩阵的显式形式。算例与解析解进行了比较 ,结果相当吻合。 展开更多

关键词 杆系结构 自振特性 刚度矩阵 振动方程 集中质量法

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平面杆系结构内力包络图仿真优化与编程 被引量：2

9

作者 陆海翔 王飞 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2012年第4期79-85,共7页

讨论受任意集中力、集中力偶和线性分布力等复杂移动荷载作用下的平面杆系结构内力包络图仿真优化技术。借助平面杆系结构分析软件Vsap2011,分析了单元截面离散方式和荷载移动步长对内力包络图求解精度的影响。研究表明:为了获得较高的... 讨论受任意集中力、集中力偶和线性分布力等复杂移动荷载作用下的平面杆系结构内力包络图仿真优化技术。借助平面杆系结构分析软件Vsap2011,分析了单元截面离散方式和荷载移动步长对内力包络图求解精度的影响。研究表明:为了获得较高的内力包络图求解精度,对于移动荷载经过的单元,截面必须按步细分;对于活载任意布置的单元,截面必须在荷载作用点之间再插入足够多的分点;对于不受荷载的单元,两端刚结的必须按距离细分,而含有一个以上铰结点的不必细分。此外,在步长接近或相差不大的情况下,如果步长既能整除荷载队列的间距,又能整除载荷载通过单元的长度,那么就可以提高内力包络图的求解精度。如果将单元长度和荷载队列间距的最大公约数作为步长,既可获得较高的内力包络图求解精度,又可大大节省计算机时。 展开更多

关键词 平面杆系结构 内力包络图 截面离散 移动步长

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磁流变阻尼器受控框架结构的空间杆系计算模型 被引量：4

10

作者 张香成 周甲佳 +4 位作者 徐志朋 李倩 赵军 关罡 于秋波 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第16期176-181,206,共7页

为了分析加入磁流变阻尼器(MRD)框架结构的多维减震性能和扭转振动特性,基于杆系模型建立了MRD受控框架结构的空间杆系计算模型。以十层钢筋混凝土(RC)框架结构为例,采用Matlab软件开发了无控和MRD受控RC框架结构的空间杆系计算模型程序... 为了分析加入磁流变阻尼器(MRD)框架结构的多维减震性能和扭转振动特性,基于杆系模型建立了MRD受控框架结构的空间杆系计算模型。以十层钢筋混凝土(RC)框架结构为例,采用Matlab软件开发了无控和MRD受控RC框架结构的空间杆系计算模型程序,在地震荷载作用下分别进行了动力时程分析,对未控和有控下框架典型节点X、Y、Z向的位移、加速度时程响应和结构的空间扭转振动响应进行了对比。结果表明,MRD可有效减小RC框架结构的多维位移和加速度时程响应,若阻尼器位置设置不当,将会增大结构的扭转振动响应。结果验证了MRD受控框架结构的空间杆系计算模型及其Matlab程序的正确性和有效性。 展开更多

关键词 磁流变阻尼器 杆系模型 空间结构 多维减震 动力分析 扭转振动

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主动杆系结构的模态性质分析 被引量：3

11

作者 盛严 龚靖 杨正光 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2010年第5期6-9,24,共5页

对主动杆系结构进行模态分析,指出主动杆系结构有左右模态振型之分,不同阶的左右模态振型关于结构系统加权正交;解释了左右模态振型不同的物理意义:右模态振型是主动结构系统真正意义上的振型;而左模态振型是主动结构系统的转置系统振型... 对主动杆系结构进行模态分析,指出主动杆系结构有左右模态振型之分,不同阶的左右模态振型关于结构系统加权正交;解释了左右模态振型不同的物理意义:右模态振型是主动结构系统真正意义上的振型;而左模态振型是主动结构系统的转置系统振型,它是外界因素对主动结构系统的影响程度,表征的是外界因素的模态分量。主动结构的模态是检验结构性能的主要指标,也是结构设计的目标函数,所以对主动杆系结构模态的分析研究有着很重要的理论和现实意义。最后,用数值算例进一步说明主动杆系结构的模态性质。 展开更多

关键词 振动与波 主动杆系结构 左模态振型 右模态振型 加权正交性 复模态分析

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主动杆系结构的稳定性分析

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作者 盛严 龚靖 荣强 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2010年第6期13-17,共5页

利用开环系统零极点和闭环系统的根轨迹方法,分析主动杆系结构的稳定性问题。通过理论与数值分析,揭示同位配置的主动杆系结构的开环零极点具有相间排列的性质,而其闭环系统的根轨迹,无论控制增益怎么变化,其均在复平面的左半平面,因此... 利用开环系统零极点和闭环系统的根轨迹方法,分析主动杆系结构的稳定性问题。通过理论与数值分析,揭示同位配置的主动杆系结构的开环零极点具有相间排列的性质,而其闭环系统的根轨迹,无论控制增益怎么变化,其均在复平面的左半平面,因此同位配置主动杆系结构具有渐近稳定性,并且其稳定性不随结构参数的变化而变化,亦即具有稳定鲁棒性。 展开更多

关键词 振动与波 主动杆系结构 同位配置 开环零极点 闭环根轨迹 稳定性分析

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大型薄壁杆系结构件的动力分析

13

作者 陈云飞 邓奎刚 赵建敏 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 1996年第4期57-62,共6页

应用Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁理论建立薄壁杆系结构件的连续体模型，通过适当处理该模型中的边界条件，提高了建模精度。在对该类结构进行动态子结构综合时用连续体模型的特征函数确定子结构特征向量，避免了常规子结构综合法的... 应用Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｉ梁理论建立薄壁杆系结构件的连续体模型，通过适当处理该模型中的边界条件，提高了建模精度。在对该类结构进行动态子结构综合时用连续体模型的特征函数确定子结构特征向量，避免了常规子结构综合法的特征向量的多次计算。本文子结构综合法的计算结果与有限元进行了对比。 展开更多

关键词 薄壁 杆系结构 子结构综合 有限元 机械振动

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斜交平面杆系非线性抗震分析

14

作者 林家浩 孙焕纯 《大连理工大学学报》 EI CAS 1983年第4期1-7,共7页

本文推广了文献［１］提出的非线性杆单分量模型，并将它应用于斜交型平面框架的动力响应时程分析。对非线性恢复力特性曲线［２］中各特征参数的实验确定，给出了数值处理方法。

关键词 抗震分析 剪切变形 轴力 平面杆系 塑性分量 弹性分量 结构分析 恢复力特性曲线 单分量模型 斜交

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平面杆系任意截面内力算法构造及其应用 被引量：1

15

作者 陆海翔 王飞 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2011年第4期64-69,共6页

讨论了受任意集中力、集中力偶和线性分布力作用的平面杆系结构内力分析技术。遍历单元的轴向和横向荷载特征点,生成该单元的"轴向荷载数组"和"横向荷载数组",以此为基础,构造内力计算的"特征点截面法"和... 讨论了受任意集中力、集中力偶和线性分布力作用的平面杆系结构内力分析技术。遍历单元的轴向和横向荷载特征点,生成该单元的"轴向荷载数组"和"横向荷载数组",以此为基础,构造内力计算的"特征点截面法"和"特征点递推算法",并进行了分析。分析结果表明:两种算法适合包含梯形分布的复杂荷载组合,是一种实用的平面杆系内力计算技术,可直接用于平面杆系内力分析计算机编程。 展开更多

关键词 平面杆系结构 内力分析 算法构造 特征点截面法 特征点递推法

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基于弧长法的平面连杆机构运动分析 被引量：7

16

作者 祖义祯 邓华 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2159-2168,共10页

将弧长法应用于平面连杆机构的运动解析,使得体系运动路径和形态稳定性跟踪可统一求解.基于有限元法,建立以驱动杆件伸长量为控制变量的连杆机构运动分析基本方程.提出弧长法求解体系运动路径的基本策略,并通过监测体系切线刚度矩阵最... 将弧长法应用于平面连杆机构的运动解析,使得体系运动路径和形态稳定性跟踪可统一求解.基于有限元法,建立以驱动杆件伸长量为控制变量的连杆机构运动分析基本方程.提出弧长法求解体系运动路径的基本策略,并通过监测体系切线刚度矩阵最小特征值的变化来跟踪运动形态的稳定性.阐述了精确定位运动路径中奇异点的计算方法以及判别奇异点是否为运动分岔点的准则.进一步通过增加约束条件并修改控制方程,实现分岔路径的跟踪.将一采用"机构法"施工的柱面网壳简化为平面连杆机构,根据基于弧长法的机构运动分析方法分析了不同分段、不同吊索布置情况下机构的提升形态特点.计算结果表明:该弧长法计算策略能够有效实现平面连杆机构的施工路径模拟和临界状态的判别. 展开更多

关键词 平面连杆 杆系机构 运动路径 弧长法 结构稳定性 运动分岔

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超高层建筑空间巨型框架的地基、基础、上部结构共同工作的简化振动分析 被引量：1

17

作者 龚耀清 吴华芹 甄静水 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2007年第3期322-328,共7页

为超高层建筑空间巨型框架建立了一种新的简化计算模型——半无限大弹性地基-空间杆系-层模型,它由半无限大弹性地基、巨型文克勒弹性地基梁和巨型剪切型弹性地基柱组成(二级框架柱考虑其轴向刚度作为巨型梁的文克勒弹性地基;二级框架... 为超高层建筑空间巨型框架建立了一种新的简化计算模型——半无限大弹性地基-空间杆系-层模型,它由半无限大弹性地基、巨型文克勒弹性地基梁和巨型剪切型弹性地基柱组成(二级框架柱考虑其轴向刚度作为巨型梁的文克勒弹性地基;二级框架梁、柱考虑其弯曲刚度作为巨型柱的剪切型弹性地基),可同时考虑基础结构和上部结构的刚度变化以及地基的弹性变形.算例计算结果表明,新的简化振动分析模型是合理、可行的,可为超高层建筑巨型框架的整体动力特性分析提供一种可行的简化方法,对此类结构的抗震设计具有指导意义. 展开更多

关键词 超高层建筑 空间巨型框架 自由振动分析 半无限大弹性地基 半无限大弹性地基-空间杆系-层模型 地基-基础-上部结构共同工作

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齐次坐标在结构可变体系分类中的应用

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作者 杨治林 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 1999年第2期176-177,184,共3页

引入了欧氏平面上无限远点的二维齐次坐标和直线上无限远点的点坐标及线坐标，引用了与无限远点有关的一些定理及结论于结构的分类中．从而给出了可变体系中的常变与瞬变在结构形式上的区别，完善了杆系平面结构几何组成规则的内容．

关键词 齐次坐标 可变体系 瞬变体系 杆系 平面结构

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薄壁小直径杆系桁架的焊接工艺研究 被引量：2

19

作者 梁彦龙 杨卫华 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2017年第13期190-193,共4页

对小型杆系桁架结构的30CrMniA钢小直径薄壁管子进行了焊接工艺试验。通过焊接工艺试验可知:手工氩弧焊填丝H18CrMoA工艺的焊缝质量高,焊缝成形美观,焊接收缩量小,结构应力状态均衡,抗拉、弯曲性能满足要求。该技术已成功用于1mm厚小直... 对小型杆系桁架结构的30CrMniA钢小直径薄壁管子进行了焊接工艺试验。通过焊接工艺试验可知:手工氩弧焊填丝H18CrMoA工艺的焊缝质量高,焊缝成形美观,焊接收缩量小,结构应力状态均衡,抗拉、弯曲性能满足要求。该技术已成功用于1mm厚小直径发动机机架中。从焊接顺序、焊后振动时效消应力处理控制机架焊接变形,机架对接面的平面度在0.2~0.5 mm范围内。 展开更多

关键词 小型杆系桁架结构 小直径薄壁管 30CRMNSIA钢 振动时效

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多高层框架结构在竖向振动下的振动分析

20

作者 石洪林 刘洪兵 黄煜华 《工程抗震与加固改造》 2006年第2期10-14,共5页

本文将框架结构简化为平面杆系模型,并采用了能够考虑节点转动的一致刚度矩阵和一致质量矩阵建立结构的总刚度矩阵和总质量矩阵,运用静力凝聚法消去与竖向力、竖向位移相互耦联的其它广义力和其它广义位移,得到仅仅只考虑其它力和位移... 本文将框架结构简化为平面杆系模型,并采用了能够考虑节点转动的一致刚度矩阵和一致质量矩阵建立结构的总刚度矩阵和总质量矩阵,运用静力凝聚法消去与竖向力、竖向位移相互耦联的其它广义力和其它广义位移,得到仅仅只考虑其它力和位移影响的竖向刚度矩阵和相应的质量矩阵后进行模态分析,分析出了框架结构振型的一些特征及结论,并对该模型在振型叠加法中的振型数的选取提出了几点建议。 展开更多

关键词 框架结构 平面杆系模型 一致刚度矩阵 一致质量矩阵 竖向振动 振型叠加法

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