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题名Timoshenko梁单元的有限元屈曲分析程序解
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作者
付为刚
马骏驰
廖喆
熊焕杰
张忠源
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机构
中国民用航空飞行学院航空工程学院
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出处
《内燃机与配件》
2023年第6期54-56,共3页
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基金
国家自然科学基金(51675450,51175442)
中国民用航空飞行学院面上项目(XM2325)。
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文摘
为提高欧拉梁理论在梁类结构屈曲失稳载荷求解的适用性,提出了一种基于Timoshenko梁单元的数值求解方法。首先根据最小势能原理推导出了梁单元的弹性刚度矩阵与几何刚度矩阵,建立了有限元屈曲失稳求解方程,并采用Matlab软件对其进行数值求解程序的开发。通过将数值解与欧拉公式解进行对比分析验证表明,当梁柔度系数较大时,两者之间较小的相对误差验证了本文有限元程序解的精确性;当梁柔度系数较小时,两者之间相对误差较大。同时,从梁单元有限元理论角度,给出了两者相对误差产生的理论原因。最后,以欧拉公式解相对程序解的误差小于5%为基准,给出了不同边界条件下对应柔度系数的推荐值。
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关键词
Timoshenko梁单元
屈曲
程序
有限元
柔度系数
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Keywords
Timoshenko beam element
Buckling
program
FEM
Compliance coefficient
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分类号
V23
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名非均布载荷作用下矩形板失稳的计算方法研究
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作者
付为刚
熊焕杰
程文明
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机构
中国民用航空飞行学院航空工程学院
西南交通大学轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室
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出处
《起重运输机械》
2023年第9期47-53,共7页
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基金
国家自然科学基金(51675450,51175442)
中国民用航空飞行学院面上项目(XM2325)
民航局教育人才类项目(MHJY2023012)。
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文摘
为了快速准确求解计算加劲箱梁腹板结构中局部矩形板的屈曲承载力,基于微分求积方法获取非均布载荷作用下矩形板的屈曲承载能力,对传统计算方法中的经验设计公式进行了修正。首先,推导了非均布载荷作用下简支矩形板无量纲屈曲控制微分方程的微分求积计算格式,经与文献解对比验证了微分求积数值解的精确性;其次,建立了包含非均布载荷系数与边长比的参数分析案例矩阵,并给出了传统计算方法解与数值解之间的相对误差值,找出相对误差较大的边长比参数区间;同时,通过离散系数分析评价了不同边长比对应屈曲失稳系数之间的离散程度,找出离散系数小时所对应的非均布载荷参数区间;最后,针对离散系数小时所对应的非均布载荷参数区间,选取边长比参数区间对应所有屈曲失稳系数中的最小值,拟合提出了非均布载荷系数与屈曲失稳系数最小值之间的修正计算方法,并将修正计算方法解、传统计算方法解与数值解进行对比分析验证。研究结果表明:提出的微分求积法数值分析模型求解精度高;以拉为主的非均布载荷系数,传统计算方法解与数值解之间相对误差区间为[-26.65%,-88.99%],不同边长比对应屈曲失稳载荷之间的离散系数区间为[0.18, 0.767]×10^(-3),拟合修正计算方法时可忽略边长比变化对屈曲失稳载荷的影响;修正计算方法解与数值解之间吻合度较好。
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关键词
非均布载荷
矩形板
屈曲
微分求积法
计算方法
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Keywords
non-uniform load
rectangular plate
buckling
differential quadrature method
calculation method
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分类号
TH215
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名含树脂基复合材料构件连接技术的研究进展
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作者
付为刚
马骏驰
廖喆
熊焕杰
罗彦波
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机构
中国民用航空飞行学院航空工程学院
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出处
《内燃机与配件》
2023年第9期115-117,共3页
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基金
复材轻型结构纤维无损伤开孔技术与装备研究(2023JDGD0026)。
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文摘
由于汽车与航空工业节能减排等需求,含树脂基复合材料在结构轻量化设计中的应用比例逐步提高。国内外学者针对树脂基复合材料构件连接技术的研究开展了大量研究工作。本文从机械连接、胶接、混合连接与焊接四个方面,阐述了各种连接技术在连接工艺、失效机制与力学性能等方面的研究成果,并展望了与含树脂基复合材料构件连接技术相关的研究热点与方向。
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关键词
树脂
复合材料
连接技术
热塑性
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Keywords
Resin
Composite
Connecting Technology
Thermoplasticity
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分类号
TU38
[建筑科学—结构工程]
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题名各向异性层合板屈曲分析的有限差分数值求解
被引量：1
- 4
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作者
付为刚
熊焕杰
廖喆
马骏驰
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机构
中国民用航空飞行学院航空工程学院
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出处
《复合材料科学与工程》
CAS
北大核心
2022年第2期23-30,共8页
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基金
民航联合基金重点项目(U1233202)
中国民用航空飞行学院面上项目(XM2325)。
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文摘
为了准确高效求解各向异性层合板的屈曲失稳问题,首先基于有限差分法(FDM)将屈曲控制微分方程和边界条件方程进行离散化,采用模块化思想,分类建立各子模块对应的系数子矩阵,并将系数子矩阵进行合并,建立以离散结点处挠度为未知数的有限差分方程组,编制满足任意网格结点数及边界条件的有限差分求解程序。以单向轴压作用下四边简支正交各向异性层合板为例,将FDM数值解、理论解析解与有限元仿真解三者进行对比分析,验证本文FDM数值求解方法具有较高的精度且求解方便。最后,通过数值算例综合讨论铺设层数、边长比、铺设角度和铺层顺序同各向异性层合板屈曲系数之间的耦合作用规律。研究结果表明:屈曲系数随铺设层数的增加而增大,但增大的趋势逐渐减小;边长比小于1的各向异性层合板具有较好的屈曲性能,当边长比增大到一定值后,其对屈曲系数的影响几乎可以忽略不计;合理的铺设角度可以大大优化层合板的屈曲性能,对于[θ/-θ/θ]对称角铺设层合板,其最优角度在60°附近;反对称角铺设层合板相较于对称角铺设层合板具有更强的屈曲承载能力。
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关键词
模块化
子矩阵
各向异性
层合板
屈曲
有限差分法
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Keywords
modularization
submatrix
anisotropic
laminated plates
buckling
FDM
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分类号
TB332
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名含对边自由边界矩形板屈曲失稳的有限差分法求解
被引量：1
- 5
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作者
付为刚
廖喆
熊焕杰
马骏驰
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机构
中国民用航空飞行学院航空工程学院
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出处
《陕西科技大学学报》
北大核心
2022年第4期134-141,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(51175442)
中国民用航空飞行学院面上科研项目(XM2325)。
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文摘
为了精确求解含对边自由边界矩形板的屈曲失稳问题.首先,利用有限差分法将忽略剪切效应的屈曲控制微分方程及边界条件进行离散化;将屈曲失稳问题转化为求解挠度系数矩阵广义特征值的问题.同时,以加载对边简支、非加载对边自由矩形板为例,通过与文献解、有限元仿真解进行比较,验证了有限差分法求解程序及有限元仿真解的精确性.由于厚板较薄板在厚度方向存在明显的剪切效应,且板件几何参数变化对剪切效应的影响较难度量.因此,参照精确的有限元仿真解,拟合出了在给定误差范围内,有限差分法精确求解屈曲失稳问题几何参数适用范围的计算公式.最后,经实例参数分析验证表明,在拟合公式限定的几何参数范围内有限差分法可精确求解含对边自由边界矩形板的屈曲失稳问题,为考虑剪切效应矩形板的屈曲失稳问题提供了新的解决方法.
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关键词
有限差分法
屈曲
自由边界
剪切效应
拟合公式
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Keywords
finite difference method
buckling
free boundary
shear effect
fitting formula
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分类号
O343.9
[理学—固体力学]
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