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刚架弹性屈曲问题基于改进傅里叶级数法的研究
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作者 陆健炜 鲍四元 沈峰 《应用力学学报》 北大核心 2025年第3期590-597,共8页
为建立适合不同弹性边界的刚架屈曲问题的统一解法,对含弹性支撑刚架的屈曲载荷展开研究。首先基于改进傅里叶级数法建立刚架的容许位移函数表达式,然后利用最小势能原理得到屈曲的特征方程并通过求解矩阵特征值得到刚架的屈曲载荷。在... 为建立适合不同弹性边界的刚架屈曲问题的统一解法,对含弹性支撑刚架的屈曲载荷展开研究。首先基于改进傅里叶级数法建立刚架的容许位移函数表达式,然后利用最小势能原理得到屈曲的特征方程并通过求解矩阵特征值得到刚架的屈曲载荷。在支座处和梁、柱连接处设立线弹簧和旋转弹簧,通过调整弹簧的刚度值来模拟不同边界和不同连接方式。通过数值分析分别研究任意弹性边界下无侧移刚架和有侧移刚架的屈曲载荷,将屈曲载荷的结果与文献中的解析解进行对比,验证本研究方法的有效性及边界通用性,在此基础之上给出刚架的屈曲模态图。所提的改进傅里叶级数法能够为不同边界弹性约束的刚架屈曲提供有效的预测。 展开更多
关键词 改进傅里叶级数法 刚架 最小势能原理 屈曲载荷
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离散支撑梁基于逐段拆分与复合的动力学建模新方法 被引量:1
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作者 鲍四元 吴佳丽 沈峰 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第3期6-11,20,共7页
为了更高效分析轨道交通中的振动、噪声起因和传播,需合理构建轨道中离散支撑连续梁结构的动力学模型。在求解这类梁结构的自由振动问题时,常规解法以各阶单跨梁振型为基底函数利用里兹法求解固有特性,然后根据模态叠加法求解不同外激... 为了更高效分析轨道交通中的振动、噪声起因和传播,需合理构建轨道中离散支撑连续梁结构的动力学模型。在求解这类梁结构的自由振动问题时,常规解法以各阶单跨梁振型为基底函数利用里兹法求解固有特性,然后根据模态叠加法求解不同外激励下的响应。但在轨道长度不足和非周期支撑时,该方法中振型函数不能反映其离散支座特性。通过拆分连续梁为多个含弹性约束欧拉-伯努利梁,并给出梁段连接节点处的动平衡方程,得到多段梁固有频率的解析型方程组,从而求解出更符合实际的振型函数以及固有频率。进一步对比有限元模拟结果,验证所提方法的精确性,表明其在振动优化和模态分析方面具有较好的参考价值。 展开更多
关键词 振动与波 欧拉-伯努利梁 自由振动 固有频率 逐段梁叠加法
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基于两种梁理论对变幅锥形杆弯曲振动的特性分析及参数设计 被引量:2
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作者 常婷婷 沈峰 鲍四元 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期114-122,共9页
为了研究圆锥形杆自由振动的特性,分别基于欧拉-贝努力梁理论和铁木辛柯梁理论,建立变截面杆自由振动的分析模型。采用一种含三角函数的级数形式来表示欧拉-贝努利梁理论下杆的位移函数,以满足端部位移的条件;利用能量泛函极小化得到系... 为了研究圆锥形杆自由振动的特性,分别基于欧拉-贝努力梁理论和铁木辛柯梁理论,建立变截面杆自由振动的分析模型。采用一种含三角函数的级数形式来表示欧拉-贝努利梁理论下杆的位移函数,以满足端部位移的条件;利用能量泛函极小化得到系数满足的线性方程组,进而获得不同边界条件下圆锥形杆在欧拉-贝努利梁理论下的若干阶固有频率;类似地,假设位移的级数形式并利用能量函数,建立锥形杆基于铁木辛柯梁理论的求解方法,可得各阶固有频率和模态;给出等截面杆在两种理论下固有频率的转化公式,并推广应用到圆锥形杆的固有频率近似转化。算例分析锥形杆截面参数对结构固有频率的影响,并基于目标设计频率和若干限制条件对锥形杆的尺寸进行设计。数值结果表明,在应用欧拉-贝努利梁理论和铁木辛柯梁理论时,所提方法都能够稳定收敛且计算效率高,具有较高的精确度。该研究工作为超声工程中变幅杆的动力学特性提供了计算依据。 展开更多
关键词 铁木辛柯梁理论 变幅杆 新型改进傅里叶级数 自由振动 固有频率
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任意弹性边界的多段梁自由振动研究 被引量:18
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作者 鲍四元 周静 陆健炜 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2020年第9期985-993,共9页
研究了连续多段梁的自由振动特性.为区别于诸简支等传统约束边界,提出了弹性约束边界下多段梁结构的自由振动特性分析方法.首先根据谱几何法,在传统Fourier级数的基础上添加四个辅助函数,构造了多段Euler梁中每段的横向位移函数.其次,... 研究了连续多段梁的自由振动特性.为区别于诸简支等传统约束边界,提出了弹性约束边界下多段梁结构的自由振动特性分析方法.首先根据谱几何法,在传统Fourier级数的基础上添加四个辅助函数,构造了多段Euler梁中每段的横向位移函数.其次,将位移函数的假设谱几何形式代入多段梁结构的Lagrange函数得到新的表达式,由Hamilton原理将自由振动问题化成矩阵特征值形式,从而求解出任意弹性边界条件下多段梁的自振频率和模态.针对四个具体算例,通过改变边界处弹簧刚度值可求得不同边界条件下连续多段梁的自振频率和模态.与已有文献的结果比较,充分验证了该文方法的正确性、规范性和高效性. 展开更多
关键词 谱几何法 任意边界 多段梁 自由振动
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阶梯柱屈曲的改进Fourier级数分析 被引量:2
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作者 陆健炜 鲍四元 沈峰 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2021年第12期1229-1237,共9页
该文对阶梯柱的弹性屈曲问题进行了研究.首先基于改进Fourier级数法采用局部坐标逐段建立阶梯柱的位移函数表达式,然后由带约束的势能变分原理得到含屈曲荷载的线性方程组,利用线性方程组有非零解的条件把问题转化为矩阵特征值问题得到... 该文对阶梯柱的弹性屈曲问题进行了研究.首先基于改进Fourier级数法采用局部坐标逐段建立阶梯柱的位移函数表达式,然后由带约束的势能变分原理得到含屈曲荷载的线性方程组,利用线性方程组有非零解的条件把问题转化为矩阵特征值问题得到临界载荷,最后讨论方法中的参数取值,并把结果与已有文献和有限元的结果比较,从而验证方法的精度.所提模型在阶梯柱的两端和变截面处引入横向弹簧和旋转弹簧,通过改变弹簧的刚度值模拟不同的边界.所提方法在工程设计中能比较精确地确定各种弹性边界条件下阶梯柱的临界载荷. 展开更多
关键词 改进Fourier级数法 临界荷载 带约束的势能变分原理 阶梯柱
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