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柔索牵引起重臂平面外失稳特征方程的统一表达及其应用
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作者 陈策 覃彤 +1 位作者 李烁 陆念力 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第4期540-544,560,共6页
本文研究了带有柔性牵索的起重臂的平面外稳定性,通过建立起重臂起升平面外失稳临界状态下的弯曲微分方程,引入边界条件、变形协调方程及固支点侧向受力平衡方程,推导出起重臂平面外失稳特征方程的一般解析表达式,解析计算结果与ANSYS... 本文研究了带有柔性牵索的起重臂的平面外稳定性,通过建立起重臂起升平面外失稳临界状态下的弯曲微分方程,引入边界条件、变形协调方程及固支点侧向受力平衡方程,推导出起重臂平面外失稳特征方程的一般解析表达式,解析计算结果与ANSYS数值结果完全吻合。随后,探讨一般失稳特征方程在水平臂、双钢绳及单钢绳牵引起重臂极限情况下的退化形式。最后,指出所推导的一般失稳特征方程可作为各类柔性钢绳牵引下起重臂平面外失稳特征方程的统一表达。 展开更多
关键词 起重臂 平面外稳定性 失稳特征方程 钢绳牵引 统一表达
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计及二阶效应的一种变截面梁精确单元刚度阵 被引量:17
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作者 陆念力 张宏生 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期60-64,78,共6页
推导一种精确的Bernoulli-Euler变截面梁单元,解决了传统变截面梁单元在结构稳定性分析中存在的计算精度较低的问题,以常见的外形沿轴向按线性变化的变截面梁为例,给出梁单元的精确刚度阵。放弃传统有限元通过插值理论构建变形场,并通... 推导一种精确的Bernoulli-Euler变截面梁单元,解决了传统变截面梁单元在结构稳定性分析中存在的计算精度较低的问题,以常见的外形沿轴向按线性变化的变截面梁为例,给出梁单元的精确刚度阵。放弃传统有限元通过插值理论构建变形场,并通过虚位移原理获取单元刚度阵的方法,直接从计入二阶效应的单元平衡微分方程中得到变截面梁的载荷位移关系,进而得到有限元格式的变截面梁精确刚度阵。借助于变截面梁单元刚度阵,可导致与精确的微分方程解析法同样的计算精度。通过与几个经典算例和ANSYS计算结果比较表明:该精确刚度阵可直接应用于结构稳定性分析,获得变截面梁结构精确的欧拉临界力。 展开更多
关键词 有限单元法 结构稳定性分析 变截面Bernoulli-Euler梁 二阶效应 精确单元刚度阵
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格构式构件整体稳定性分析的等效惯性矩法 被引量:20
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作者 陆念力 王佳 兰朋 《建筑机械》 北大核心 2008年第8期79-84,共6页
通过位移比较的方法得出了格构式构件等效为实腹构件时等效惯性矩的计算公式。在不改变构件长度的情况下,实现了格构式构件到实腹式结构的等效。通过SAP有限元程序进行了大量的实例计算,计算结果表明该方法适合工程计算的应用。
关键词 稳定性 等效惯性矩 格构式构件
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塔式起重机结构动态分析的两种有限元模型及比较 被引量:25
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作者 陆念力 夏拥军 剑明思 《建筑机械》 北大核心 2002年第11期49-51,共3页
本文分别应用完整的杆系有限元模型和等效有限元模型对塔式起重机结构进行了动力分析,指出使用合理的等效单元代替复杂的杆系框架结构可以大大减少单元和自由度数,在使计算简化的同时保持了良好的分析精度,对于同类型塔机的动力分析具... 本文分别应用完整的杆系有限元模型和等效有限元模型对塔式起重机结构进行了动力分析,指出使用合理的等效单元代替复杂的杆系框架结构可以大大减少单元和自由度数,在使计算简化的同时保持了良好的分析精度,对于同类型塔机的动力分析具有很好的参考价值。 展开更多
关键词 塔式起重机 动力分析 有限元模型 杆系框架结构
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起重机箱形伸缩臂稳定性分析的精确理论解 被引量:17
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作者 陆念力 兰朋 白桦 《哈尔滨建筑大学学报》 EI 2000年第2期89-93,共5页
运用二阶理论建立的梁-柱平衡方程导出平面梁单元刚度矩阵;在小变形条件下,该刚度阵精确地包含了梁单元的线性刚度阵和几何刚度阵。由结构刚度矩阵行列式值为零的失稳条件导出结构失稳特征方程,从而精确地确定系统临界力值。本文以... 运用二阶理论建立的梁-柱平衡方程导出平面梁单元刚度矩阵;在小变形条件下,该刚度阵精确地包含了梁单元的线性刚度阵和几何刚度阵。由结构刚度矩阵行列式值为零的失稳条件导出结构失稳特征方程,从而精确地确定系统临界力值。本文以起重机箱形伸缩吊臂为例,对多节变截面阶梯柱的稳定性进行分析,给出任意阶起重机箱形伸缩臂临界力求解的精确递推公式。 展开更多
关键词 二阶理论 阶梯柱 伸缩臂 稳定性 汽车起重机
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计及纵横变形效应的几何非线性三次样条梁单元 被引量:3
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作者 陆念力 张宏生 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期745-751,共7页
为准确分析杆系结构大位移、大转动、小应变问题,提出了一种基于更新拉格朗日格式和随动坐标法的三次样条Bernoulli-Euler梁单元。利用三次样条函数构建变形场,并通过静力凝聚法消除其曲率自由度,得到计及二阶效应的梁单元切线刚度阵。... 为准确分析杆系结构大位移、大转动、小应变问题,提出了一种基于更新拉格朗日格式和随动坐标法的三次样条Bernoulli-Euler梁单元。利用三次样条函数构建变形场,并通过静力凝聚法消除其曲率自由度,得到计及二阶效应的梁单元切线刚度阵。考虑了弯曲变形引起轴向长度变化的非线性,推导了计入弓形效应的附加刚度,并修正了梁单元切线刚度阵。结合随动坐标法,在变形后位形上建立简支梁式的单元随动坐标系,得到了三次样条梁单元的大位移全量平衡方程。通过对几个典型算例的分析验证了本文方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 工程力学 有限单元法 随动坐标法 几何非线性 弓形效应 三次样条梁单元
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基于等效初始缺陷尺寸和功率谱法的起重机疲劳寿命预测 被引量:3
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作者 陆念力 詹伟刚 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期118-123,130,共7页
基于Kitagawa-Takahashi图提出了一种计算起重机金属结构等效初始裂纹尺寸及其统计学分布的方法,此方法的优点在于只用到疲劳寿命极限和疲劳裂纹扩展门槛值,与随机变化的载荷应力无关.为计及载荷次序以及裂纹闭合效应对疲劳寿命的影响,... 基于Kitagawa-Takahashi图提出了一种计算起重机金属结构等效初始裂纹尺寸及其统计学分布的方法,此方法的优点在于只用到疲劳寿命极限和疲劳裂纹扩展门槛值,与随机变化的载荷应力无关.为计及载荷次序以及裂纹闭合效应对疲劳寿命的影响,基于载荷的功率谱密度,给出了一种频域分析的起重机疲劳寿命预测方法.为验证所提方法的有效性,将文中方法的预测结果与文献中的起重机箱形梁的疲劳实验结果进行对比,结果表明估算寿命与实验寿命吻合,文中方法具有实用性和可靠性. 展开更多
关键词 起重机 疲劳寿命预测 初始裂纹尺寸 功率谱密度 裂纹扩展
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弹性约束悬臂压弯梁的稳定性及最大二阶弯矩 被引量:4
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作者 陆念力 夏拥军 兰朋 《起重运输机械》 北大核心 2006年第10期11-13,共3页
利用变形微分方程,对弹性约束悬臂压弯梁的稳定性进行分析,给出了其临界载荷的精确计算式和实用近似计算式,推导了弹性约束悬臂压弯梁约束端二阶弯矩的精确计算式,并讨论了《塔式起重机设计规范》中的非弹性约束压弯梁的最大二阶弯矩近... 利用变形微分方程,对弹性约束悬臂压弯梁的稳定性进行分析,给出了其临界载荷的精确计算式和实用近似计算式,推导了弹性约束悬臂压弯梁约束端二阶弯矩的精确计算式,并讨论了《塔式起重机设计规范》中的非弹性约束压弯梁的最大二阶弯矩近似计算式在考虑了约束端弹性时的适用性。 展开更多
关键词 弹性约束 悬臂梁 稳定性 二阶弯矩
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再论弹性约束杆挠度影响系数及稳定性计算 被引量:6
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作者 陆念力 刘明思 《建筑机械》 北大核心 2001年第6期37-39,共3页
弹性约束杆之临界力和变形不仅与杆截面特性相关,还取决于约束条件。本文结合起重机设计规范(GB3811-83),在文献[1]已讨论的两端弹性约束杆基础上,再就一端自由另一端弹性约束的悬臂柱之临界力和挠度影响系数进行分析。
关键词 结构稳定 弹性约束 悬臂柱 临界力 起重机 稳定性
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有限元分析中钢丝绳滑轮单元的等效构件法 被引量:10
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作者 陆念力 张宏生 《建筑机械》 北大核心 2005年第11期89-91,共3页
提供一种通用的方法,通过构造等效构件来准确模拟钢丝绳滑轮(组),以确保其在结构有限元动态和静态分析中的力学及运动学特性,并通过计算实例来检验这种方法的正确性。
关键词 滑轮(组) 等效构件 有限元法
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塔式起重机塔身稳定性计算 被引量:8
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作者 陆念力 顾迪民 张立强 《起重运输机械》 1996年第10期21-22,共2页
塔式起重机塔身稳定性计算哈尔滨建筑大学陆念力,顾迪民,张立强1.引言塔式起重机静态刚度是设计计算中的重要参数之一。起重机设计规范(GB3811—83)和塔式起重机设计规范(GB/T13752—92)均规定:在额定起升... 塔式起重机塔身稳定性计算哈尔滨建筑大学陆念力,顾迪民,张立强1.引言塔式起重机静态刚度是设计计算中的重要参数之一。起重机设计规范(GB3811—83)和塔式起重机设计规范(GB/T13752—92)均规定:在额定起升载荷作用下,塔身在臂架连接处的水平... 展开更多
关键词 塔式起重机 塔身 稳定性
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基于二阶理论的塔机独立高度及附着间距的合理确定 被引量:2
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作者 陆念力 吴志良 顾燕 《建筑机械》 北大核心 2004年第11期79-81,83,共4页
应用二阶理论从整体稳定性、强度和刚度角度出发对塔式起重机的独立高度进行确定,并推导附着式塔式起重机在附着状态下最佳的附着支撑间距以及最大顶部外伸节之长度,以保证塔身在附着状态工作时,外伸节具有相同的计算长度,从而使其整体... 应用二阶理论从整体稳定性、强度和刚度角度出发对塔式起重机的独立高度进行确定,并推导附着式塔式起重机在附着状态下最佳的附着支撑间距以及最大顶部外伸节之长度,以保证塔身在附着状态工作时,外伸节具有相同的计算长度,从而使其整体稳定、强度和刚度得到合理的控制。 展开更多
关键词 附着式 整体稳定 间距 计算长度 刚度 合理确定 支撑 塔式起重机 塔机 塔身
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弹性连杆机构动力分析的一种新方法 被引量:5
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作者 陆念力 兰朋 金奕山 《中国工程机械学报》 2003年第1期6-10,共5页
介绍了一种新的运动弹性动力学分析方法,从严格的柔性多体系统动力分析理论出发,建立了柔性单元及系统运动方程,并将方程表为与常规 KED(kineto-elastodynamic analysis)方法相近似的形式,以便利用 KED 方法对其求解,以曲柄连杆机构为... 介绍了一种新的运动弹性动力学分析方法,从严格的柔性多体系统动力分析理论出发,建立了柔性单元及系统运动方程,并将方程表为与常规 KED(kineto-elastodynamic analysis)方法相近似的形式,以便利用 KED 方法对其求解,以曲柄连杆机构为例进行运动弹性动力分析,结果表明,这一方法求解方便,且具有与多柔体系统动力学方法相近的精度. 展开更多
关键词 多柔体 运动弹性动力分析 kineto-elastodynamic analysis方法 连杆机构
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计及液压缸作用的起重机伸缩臂欧拉临界力的精确解析解 被引量:2
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作者 陆念力 张宏生 兰朋 《起重运输机械》 北大核心 2008年第11期13-16,共4页
起重机伸缩臂由多节可轴向相对滑动的变截面箱形臂组成,吊臂自身只承受弯矩,轴向压力则由吊臂内部的支撑液压缸承受,因此,其力学模型不能等同于变截面的阶梯柱。本文给出了考虑液压缸支撑作用的起重机多节伸缩臂在起升平面外的欧拉临界... 起重机伸缩臂由多节可轴向相对滑动的变截面箱形臂组成,吊臂自身只承受弯矩,轴向压力则由吊臂内部的支撑液压缸承受,因此,其力学模型不能等同于变截面的阶梯柱。本文给出了考虑液压缸支撑作用的起重机多节伸缩臂在起升平面外的欧拉临界力的精确解析解,并与忽略液压缸支撑作用的计算模型所得欧拉临界力进行比较。分析结果表明,考虑液压缸支撑作用时起重机多节伸缩臂的欧拉临界力大于不考虑液压缸支撑作用的变截面阶梯柱力学模型的欧拉临界力。因此,我国起重机设计规范中所用变截面阶梯柱力学模型计算伸缩臂之稳定性是偏安全的。 展开更多
关键词 起重机 伸缩吊臂 欧拉临界力 稳定性分析
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基于二阶理论的2端弹性约束压弯梁的稳定性分析和最大弯矩计算 被引量:4
15
作者 陆念力 罗冰 夏拥军 《起重运输机械》 2009年第5期8-11,共4页
运用二阶理论对2端弹性约束压弯梁的稳定性进行了分析,通过求解其挠曲微分方程得到其变形及临界载荷的精确表达式,随后给出了方便工程应用的高精度实用近似计算式。推导了弹性约束简支压弯梁在各种横向载荷作用下的跨中最大弯矩的精确... 运用二阶理论对2端弹性约束压弯梁的稳定性进行了分析,通过求解其挠曲微分方程得到其变形及临界载荷的精确表达式,随后给出了方便工程应用的高精度实用近似计算式。推导了弹性约束简支压弯梁在各种横向载荷作用下的跨中最大弯矩的精确计算式,进而讨论了GB/T13752—1992《塔式起重机设计规范》中的非弹性约束压弯梁的最大弯矩近似计算公式对计算弹性约束简支压弯梁的跨中弯矩的适用性问题。通过分析推导证明:在加入了必要的修正项之后,规范中的最大弯矩近似计算式仍可用于弹性约束简支压弯梁的跨中弯矩的计算,从而为规范的补充修订提供了理论依据。 展开更多
关键词 弹性约束 简支梁 稳定性分析 临界载荷 最大弯矩
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附着式塔式起重机整体稳定与非线性变形计算 被引量:8
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作者 陆念力 孟晓平 张立强 《建筑机械》 1996年第6期12-15,共4页
附着式塔式起重机整体稳定与非线性变形计算哈尔滨建筑大学陆念力,孟晓平,张立强1前言随着高层建筑的发展,附着式塔机的应用日益增多,此类起重机结构的强度、刚度和稳定性计算有一定的特殊性,值得进一步研究讨论。附着式塔机(图... 附着式塔式起重机整体稳定与非线性变形计算哈尔滨建筑大学陆念力,孟晓平,张立强1前言随着高层建筑的发展,附着式塔机的应用日益增多,此类起重机结构的强度、刚度和稳定性计算有一定的特殊性,值得进一步研究讨论。附着式塔机(图1(a))结构计算简图可分为下部多... 展开更多
关键词 塔式起重机 附着式塔机 非线性 稳定性 变形
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变截面阶梯压杆精确失稳特征方程及其稳定计算实用方法——《塔式起重机设计规范》中阶梯柱计算长度的快捷计算及精度分析 被引量:6
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作者 陆念力 都亮 兰朋 《建筑机械》 2014年第6期76-81,共6页
针对阶梯变截面构件的两种常见支承情况,应用弹性稳定理论,推导随遇平衡状态下多节连续构件挠曲微分方程,通过引入两端的边界条件和节间的变形协调条件,得到构件失稳特征方程的精确表达,并以此为根据,给出《塔式起重机设计规范》中2节... 针对阶梯变截面构件的两种常见支承情况,应用弹性稳定理论,推导随遇平衡状态下多节连续构件挠曲微分方程,通过引入两端的边界条件和节间的变形协调条件,得到构件失稳特征方程的精确表达,并以此为根据,给出《塔式起重机设计规范》中2节变截面阶梯构件计算长度系数的参数表。对2节以上变截面阶梯构件的计算长度系数,则利用2节变截面阶梯构件计算长度系数的参数表反复进行等效递推计算。通过多节变截面阶梯构件的计算实例,将《塔式起重机设计规范》中的等效递推计算结果与精确解进行比较,分析了等效递推法在多节阶梯构件稳定性计算时的精度误差及其适用范围。 展开更多
关键词 塔式起重机 阶梯变截面 稳定性分析 计算长度系数
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计及二阶效应的刚柔耦合连杆系统动力学分析 被引量:1
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作者 陆念力 张广芸 车仁炜 《中国工程机械学报》 2011年第4期386-392,共7页
根据虚功原理和达郎伯原理推导了计及二阶效应的柔性单元运动方程,并利用刚化条件得到了刚性梁单元运动方程,给出了刚柔耦合连杆系统动力学建模与分析的方法.对构件刚度相差悬殊的多体系统进行动力学分析时,如若当作多刚体系统分析,会... 根据虚功原理和达郎伯原理推导了计及二阶效应的柔性单元运动方程,并利用刚化条件得到了刚性梁单元运动方程,给出了刚柔耦合连杆系统动力学建模与分析的方法.对构件刚度相差悬殊的多体系统进行动力学分析时,如若当作多刚体系统分析,会因忽略弹性变形导致结果不准确;当作多柔体系统建模分析求解,则因自由度太多导致方程庞大难求解.可行的方法是:将刚性单元与柔性单元耦合建模,在多柔体系统基础上,引入刚性单元和刚性约束条件,对刚性构件自身的动力学特性进行等效,然后按照一般弹性系统有限元方法集成得到虚拟柔性系统动力学方程,建立过渡坐标与广义坐标关系,消除非独立坐标,得到真实的系统运动方程,降低系统方程维数,提高分析效率.以曲柄滑块机构为例,介绍了计及二阶效应的刚柔耦合系统动力学的建模分析过程. 展开更多
关键词 二阶效应 刚柔耦合 连杆系统 刚性单元 柔性单元 虚拟柔性系统
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塔式起重机双吊点水平臂回转平面内整体稳定性计算分析 被引量:5
19
作者 陆念力 王腾飞 兰朋 《建筑机械》 2014年第9期90-94,99,共6页
塔式起重机双吊点水平臂在起升平面为3点支承压杆,在回转平面内则为承受双非保向力的悬臂柱,由于吊重和自重产生双拉杆力,吊臂截面可能分段变化,致使双吊点水平臂成为变截面双轴力压杆。通过二阶理论,建立塔机回转平面双拉杆水平臂挠曲... 塔式起重机双吊点水平臂在起升平面为3点支承压杆,在回转平面内则为承受双非保向力的悬臂柱,由于吊重和自重产生双拉杆力,吊臂截面可能分段变化,致使双吊点水平臂成为变截面双轴力压杆。通过二阶理论,建立塔机回转平面双拉杆水平臂挠曲微分方程,引入变形协调条件和位移边界条件,得到双非保向力作用下水平臂回转平面挠曲方程和失稳特征方程的精确表达式。通过计算实例与有限元软件Ansys计算结果比较,验证了关于回转平面的整体稳定性分析方法的正确性和有效性,从而为塔式起重机设计规范的修订提供了理论依据。 展开更多
关键词 塔式起重机 双拉杆 非保向力 回转平面内稳定性
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一种高精度几何非线性递推凝聚梁单元 被引量:2
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作者 陆念力 张宏生 《中国工程机械学报》 2008年第1期1-5,共5页
为了提高经典的2节点平面Bernoulli-Euler梁单元在梁杆结构稳定性分析中的计算精度,建立了一种递推凝聚梁单元.将1个杆件当作1个逐级派生的子结构,自顶向下逐级派生,使用静力凝聚方法,消除内部自由度,建立了几何非线性刚度矩阵的递推格... 为了提高经典的2节点平面Bernoulli-Euler梁单元在梁杆结构稳定性分析中的计算精度,建立了一种递推凝聚梁单元.将1个杆件当作1个逐级派生的子结构,自顶向下逐级派生,使用静力凝聚方法,消除内部自由度,建立了几何非线性刚度矩阵的递推格式,自底向上逐级递推凝聚.通过递推凝聚得到了一种高精度梁单元,它与经典的2节点梁单元具有相同的自由度数量及分布.推荐进行2次递推,将得到和1个杆件划分为4个经典的2节点梁单元相同的计算精度.对梁杆结构稳定性分析中的几个典型算例进行了分析,1个杆件使用1个单元就可以得到相当准确的临界力.从理论上来说,随着递推次数的增加,其计算精度可以无限逼近精确解. 展开更多
关键词 递推凝聚梁单元 静力凝聚 几何非线性 稳定性分析
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